采用数字无线电发射机的射频无线能量传输中的波形与端到端效率
信号处理
2020-12-03 v1 系统与控制
系统与控制
摘要
我们研究了使用数字无线电发射机的射频（RF）无线能量传输（WPT），适用于替代模拟发射电路不切实际的应用场景。评估 RF WPT 系统可行性的一个重要参数是其端到端效率。为此，我们搭建了一个由软件定义无线电（SDR）发射机和低阻负载的能量收集接收机组成的原型测试平台；采用 SDR 使我们的研究对同步无线信息与能量传输（SWIPT）具有重要意义。我们分析了 SDR 处的削峰和非线性放大对多正弦波形的影响。实验表明，当发射机直流输入功率恒定时，高峰均功率比（PAPR）多正弦波由于平均辐射功率低，不适用于平坦衰落信道上的 RF WPT。结果表明，端到端效率与波形的平均 RF 功率正相关，并随 PAPR 增大而降低。因此，相移键控（PSK）和正交振幅调制（QAM）等数字调制比多正弦波具有更好的端到端效率。此外，PSK 和 QAM 信号的端到端效率与传输比特率无关。对 WPT 端到端效率的深入分析显示，发射机效率低于接收机效率。进一步，我们研究了反射面对 WPT 端到端效率的影响，并通过评估 SWIPT 信息信号的误差矢量幅度（EVM）来评判其传输质量。总体而言，端到端效率和 EVM 的实验观察表明，在采用固定直流输入功率的 SDR 发射机时，在 PSK 和 QAM 信号中，基带正交 PSK 信号总体上最适用于 SWIPT。
引用
@article{arxiv.2012.01108,
title = {Waveforms and End-to-End Efficiency in RF Wireless Power Transfer Using Digital Radio Transmitter},
author = {Nachiket Ayir and Taneli Riihonen and Markus Allén and Marcelo Fabián Trujillo Fierro},
journal= {arXiv preprint arXiv:2012.01108},
year = {2020}
}
备注
Accepted for publication in IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques