基于频移键控的无线电能与数据共同传输方法
2023年电子技术应用第5期
田鸿昌，朱权喆，郑国栋
（陕西开云棋牌官网在线客服先导技术中心有限公司，陕西 西安 710077）
摘要：无线电能与数据共同传输技术可在传输能量的同时实现信息交互，近年来被广泛研究。采用二进制频移键控（2FSK）的方式将数据调制到能量传输通道，通过改变逆变器工作在两个不同的频率实现二进制信息的调制。数据解调电路利用锁相环的频率跟踪特性实现信息的提取，即相位锁定时可以输出有效信号，不能锁定时可以输出电平相反的信号。通过构建原理样机，验证了无线电能与数据共同传输技术的有效性。实验结果表明，提出的无线电能传输方法可以在电能正常传输的同时实现10 kb/s的通信速率，且能量传输从几十瓦到几百瓦变化时通信性能不受影响。
中图分类号：TN911
文献标志码：A
DOI: 10.16157/j.issn.0258-7998.223301
中文引用格式：田鸿昌，朱权喆，郑国栋. 基于频移键控的无线电能与数据共同传输方法[J]. 电子技术应用，2023，49(5)：115-118.
英文引用格式：Tian Hongchang，Zhu Quanzhe，Zheng Quodong. Wireless power and data transfer method based on frequency shift keying[J]. Application of Electronic Technique，2023，49(5)：115-118.
文献标志码：A
DOI: 10.16157/j.issn.0258-7998.223301
中文引用格式：田鸿昌，朱权喆，郑国栋. 基于频移键控的无线电能与数据共同传输方法[J]. 电子技术应用，2023，49(5)：115-118.
英文引用格式：Tian Hongchang，Zhu Quanzhe，Zheng Quodong. Wireless power and data transfer method based on frequency shift keying[J]. Application of Electronic Technique，2023，49(5)：115-118.
Wireless power and data transfer method based on frequency shift keying
Tian Hongchang，Zhu Quanzhe，Zheng Quodong
(Shaanxi Semiconductor Pilot Technology Center Co.， Ltd.， Xi’an 710077， China)
Abstract：Wireless power and data transmission technology can transmit information while energy is transmitted wirelessly, so it has been widely studied in recent years. In this paper, binary frequency shift keying (2FSK) is used to modulate the data to the energy transmission channel. The modulation of binary information can be achieved by changing the working frequency of the inverter. The frequency tracking characteristics of the phase-locked loop are used in data demodulation, that is, when the phase is locked, it can output effective signals, and when it cannot be locked, it can output signals with opposite levels. The effectiveness of the wireless power and data transmission technology is verified by the prototype. The wireless power transmission method proposed in this paper can achieve the communication rate with 10 kb/s while the power transmission is normal, and the communication performance will not be affected when the power transmission is changed from tens of watts to hundreds of watts.
Key words :wireless power；data transfer；frequency shift keying
0 引言
无线电能传输（Wireless Power Transfer, WPT）技术由于在电源和负载之间不需要物理连接而被广泛应用。在消费电子、电动汽车、水下装备以及生物医学领域，无线电能传输逐渐崭露头角。
在一些应用场景，为了实现可靠地工作，通常需要在供电的同时进行信息交互，例如自动导引电车的无线供电，基站对车进行能量传输的同时进行导航信息的实时装订可以在能源补给的同时提高设备的智能化程度。近年来，已经有许多方法用于实现功率和数据的共同传输。这些方法大致可以分为两类：(1)能量和数据通过独立的信道传输；(2)能量和数据采用同一个信道传输。能量与数据独立传输通常需要为数据传输额外提供一对天线，增加了系统的规模和复杂度，而能量与数据采用同一个信道进行传输则需要解决能量传输和数据传输的互相干扰问题。为了克服能量传输对数据通讯的干扰，各种调制和解调方式被提出来，但依旧没有克服能量传输与数据传输的互扰问题。
本文提出一种基于二进制移频键控（Binary Frequency Shift Keying, 2FSK）的能量与数据共同传输方法，只需要在谐振频点附近切换逆变器的频率即可实现能量与信息的共同传输，配合锁相环的频率跟踪特性即可在电能传输的同时实现稳定的数据传输。相比于传统的方法，本文提出的方法在通信过程中不因能量传输功率的增大而性能受到影响。
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作者信息：
田鸿昌，朱权喆，郑国栋
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