技术领域
[0001] 本实用新型属于无线
电能传输技术领域，尤其涉及一种用于
超声波无线传能系统的携能双向通讯结构。
背景技术
[0002] 目前无线供电应用场合通常需要无线通信，按照
能量流与信息流的实现方式，主要分为单流模式和双流模式。其中双流模式采用能量流与信息流分开实现，如采用蓝牙等无线装置实现信息流。这种方式成本相对较高，
电路复杂，并且当存在金属阻隔时难以发挥作用。而单流模式利用同一套装置实现能量流与信息流的复用。
[0003] 当需要传递通信
信号时，目前单流模式也有两种实现方案，一种是当能量流传输时认为是高电平，当能量流中断时认为是低电平；另一种方案是采用改变发射端的工作
频率，当系统工作在最佳状态时，判定是一种通信信号状态，同时实现最佳能量传输。当频率变化偏离最佳工作状态，判定是另一种通信信号状态，此时还有能量能够传递到接受端。当以上两种模式的数据量较大时，这样的方法还是会影响无线供电的品质，同时目前单流模式下难以实现双向通信，因此需要研究高速无线携能双向通信高效率工作电路。实用新型内容
[0004] 本实用新型的目的是提供一种能够实现信号流和能量流同步传输，且双向通信数据较大时不会影响供电品质的双向通讯结构。
[0005] 为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种用于超声波无线传能系统的携能双向通讯结构，包括能量流、数据流、发射端和接收端；发射端包括载波电路、第一
超声波换能器、接收电路，第一超声波换能器分别连接载波电路和接收电路；接收端包括第二超声波换能器，阻抗调制电路和
传感器，第二超声波换能器依次连接阻抗调制电路和传感器；能量流和数据流同时输入载波电路。
[0006] 在上述的用于超声波无线传能系统的携能双向通讯结构中，载波电路包含信号发生器、调
制模块、载波模块和功率放大模块；信号发生器分别连接调制模块和载波模块，载波模块与调制模块连接，调制模块连接功率放大模块，功率放大模块连接第一超
声换能器。
[0007] 在上述的用于超声波无线传能系统的携能双向通讯结构中，接收电路包括回波检测电路和滤波解调电路，回波检测电路分别与第一超声换能器和滤波解调电路连接，滤波解调电路输出数据流。
[0008] 在上述的用于超声波无线传能系统的携能双向通讯结构中，阻抗调制电路包括
采样电路，和与之连接的
开关模块；采样电路采用集成芯片，开关模块采用单个MOSFET管。
[0009] 在上述的用于超声波无线传能系统的携能双向通讯结构中，传感器采用
温度传感器、
湿度传感器或
压力传感器。
[0010] 本实用新型的有益效果是：一方面采用单流模式，电路结构简单成本低可靠性高，另一方面克服了单流模式对无线供电品质的影响，同时实现了发射端与接收端的双向通讯。还实现了信号流和能量流的同步传输，且双向通信数据较大时不会影响供电品质。
附图说明
[0011] 图1为本实用新型一个
实施例用于超声波无线传能系统的携能双向通讯结构示意图；
[0012] 图2为本实用新型一个实施例阻抗调制电路结构示意图；
[0013] 图3为本实用新型一个实施例载波电路与接收电路结构示意图；
[0014] 图4为本实用新型一个实施例发射端携能信号
波形示意图；
[0015] 图5为本实用新型一个实施例接收端携能信号波形示意图；
[0016] 其中，1-1：载波电路，1-2：第一超声波换能器，1-3：接收电路，1-4：金属阻隔，1-5：第二超声波换能器，1-6：阻抗调制电路，1-7：传感器；
[0017] 2-1：采样电路，2-2：开关模块；3-1：信号发生器，3-2：调制模块，3-3，载波模块，3-4：功率放大模块，3-5：电源，3-6：回波检测电路，3-7：滤波解调电路；
[0018] 4-1：发射端携能信号第一波形值，4-2：发射端携能信号第二波形值，4-3：发射端携能信号第三波形值，4-4：发射端携能信号第四波形值；
[0019] 5-1：接收端携能信号第一波形值，5-2：接收端携能信号第二波形值，5-3：接收端携能信号第三波形值，5-4：接收端携能信号第四波形值。
具体实施方式
[0020] 下面结合附图对本实用新型的实施方式进行详细描述。
[0021] 本实施例是这样实现的：如图1所示，一种用于超声波无线传能系统的携能双向通讯结构，包括发射端和接收端，发射端包括载波电路1-1、第一超声波换能器1-2、接收电路1-3；接收端包括第二超声波换能器1-5，阻抗调制电路1-6和传感器1-7，数据流与能量流同时输入载波电路1-1，能量流和数据流由第一超声波换能器1-2变换后经阻抗调制电路1-6传输至传感器1-7，同时阻抗调制电路1-6可根据需求改变系统阻抗，实现携能双向通讯。
[0022] 并且，载波电路1-1接收数据流和能量流输入，并将数据加载在电源波形之上。载波电路1-1包含信号发生器3-1、调制模块3-2、载波模块3-3和功率放大模块3-4。接收电路1-3包含回波检测电路3-6和滤波解调电路3-7。第一超声波换能器1-2可以将载有信号的电能转变为声能。第二超声波换能器1-5可以将上一级超声波换能器的声能转变为电能。阻抗调制电路1-6包含采样电路2-1和开关模块2-2，阻抗调制电路1-6可以是具备开关能力的电路。传感器1-7可以是温度传感器、湿度传感器或
压力传感器。携能通信的传输载体可以是
电压、
电流和功率。
[0023] 在使用时：能量流和数据流同时输入载波电路1-1，载波电路1-1包含信号发生器3-1、调制模块3-2、载波模块3-3和功率放大模块3-4，载波电路1-1将信号加载到电源波形之上转换为电能，第一超声波换能器1-2接收电能转换为超声波，超声波可以穿透金属阻隔
1-4到达另一端的第二超声波换能器1-5，第二超声波换能器1-5将接收的超声波转换为电能，阻抗调制电路1-6包括采样电路2-1和开关模块2-2，采样电路2-1读取电能中包含的信息实现对传感器1-7的控制，同时也实现对传感器1-7的供能，完成从发射端到接收端的携能通信过程。
[0024] 传感器1-7采集到数据，反馈至阻抗调制电路1-6，阻抗调制电路1-6中开关模块2-2动作，改变发射端等效阻抗，使得从载波电路1-1输入的电流、电压或功率其中一项发生变化，接收电路1-3检测到该变化，进行滤波解调从而输出数据，实现接收端到发射端的携能通信。
[0025] 如图2所示，为阻抗调制电路1-6结构示意图，包括采样电路2-2和开关模块2-2。本实施例中采样电路2-1采用集成芯片，开关模块2-2采用单个MOSFET管。在具体的实施过程中，采样电路2-1和开关模块2-2等根据实际需求而定。
[0026] 如图3所示，为载波电路1-1与接收电路1-3结构示意图，包括信号发生器3-1、调制模块3-2、载波模块3-3、功率放大模块3-4、电源3-5、回波检测电路3-6和滤波解调电路3-7。在具体的实施过程中，信号发生器3-1、调制模块3-2、载波模块3-3、功率放大模块3-4、电源
3-5、回波检测电路3-6和滤波解调电路3-7等根据实际需求而定。
[0027] 如图4所示，为发射端携能信号波形示意图。本例中为发射端向接收端通信的情况，未加入信号的电源基波在发射端携能信号第二波形值4-2和发射端携能信号第一波形值4-1间
波动，加入信号的波形在发射端携能信号第四波形值4-4和发射端携能信号第三波形值4-3之间波动，发射端携能信号第一波形值4-1、发射端携能信号第二波形值4-2、发射端携能信号第三波形值4-3、发射端携能信号第四波形值4-4可以是电流值、电压值或功率值，在具体实施过程中根据实际需求确定发射端携能信号第一波形值4-1、发射端携能信号第二波形值4-2、发射端携能信号第三波形值4-3、发射端携能信号第四波形值4-4和其所象征信号的0或1。
[0028] 如图5所示，为接收端携能信号波形示意图。本例中为接收端向发射端通信的情况，未加入信号的电源基波在接收端携能信号第二波形值5-2和接收端携能信号第一波形值5-1间波动，加入信号的波形在接收端携能信号第四波形值5-4和接收端携能信号第三波形值5-3之间波动，接收端携能信号第一波形值5-1、接收端携能信号第二波形值5-2、接收端携能信号第三波形值5-3、接收端携能信号第四波形值5-4可以是电流值、电压值或功率值，在具体实施过程中根据实际需求确定接收端携能信号第一波形值5-1、接收端携能信号第二波形值5-2、接收端携能信号第一波形值5-3、接收端携能信号第一波形值5-4和其所象征信号的0或1。
[0029] 应当理解的是，本
说明书未详细阐述的部分均属于
现有技术。
[0030] 虽然以上结合附图描述了本实用新型的具体实施方式，但是本领域普通技术人员应当理解，这些仅是举例说明，可以对这些实施方式做出多种
变形或
修改，而不背离本实用新型的原理和实质。本实用新型的范围仅由所附
权利要求书限定。
