考虑功率放大器与能量收集器非线性的无线功率传输波形设计

波形优化已展现出提升远场无线功率传输（WPT）性能的巨大潜力。现有研究已优化适应信道状态信息（CSI）的发射波形，以在考虑能量收集器（EH）非线性的同时最大化 WPT 中的收集功率。然而，现有发射波形设计忽略了发射端非线性的高功率放大器（HPA）。受此驱动，本文在 HPA 输入端优化多载波波形，在同时考虑 HPA 与 EH 非线性的前提下最大化收集的直流功率。基于多载波波形的频率是否集中于发射通带内，建立了两个优化模型。分析与仿真表明，尽管 EH 的非线性提升了功率收集性能，HPA 的非线性却会降低收集功率。因此，当 WPT 的工作区间对 HPA 非线性更敏感、对 EH 非线性较不敏感（反之亦然）时，最优波形从利用 EH 非线性的多载波偏移为降低 HPA 有害非线性失真的单载波。同时，通过增大输入信号功率使 HPA 趋于其非线性区可提升收集功率，因为 HPA 的直流电源被更好地利用，但端到端功率传输效率（PTE）可能因非线性劣化加剧而下降。在整个仿真中，所提波形相较未考虑 HPA 非线性的波形显示出显著增益，尤其在频率平坦信道中。我们还比较了两种所提波形，表明 HPA 非线性的严重程度决定了哪一种所提波形更有利。