基于MPPSK調(diào)制的無線攜能通信系統(tǒng)研究.pdf

1、當今時代，隨著無線通信網(wǎng)絡的飛速發(fā)展，網(wǎng)絡能源消耗問題日趨嚴峻，不可再生能源的日趨減少、傳統(tǒng)供能方式的資源利用率低等問題，很大程度上限制了無線通信網(wǎng)絡的發(fā)展。無線攜能通信技術（Simultaneous Wireless Information and Power Transfer,SWIPT）是無線通信技術與無線輸能技術相融合的產(chǎn)物，該技術能夠在傳輸信息的同時，完成能量的傳輸與收集，有效地緩解能源危機，為解決信息與能量的同時傳輸提供了可

2、能，成為近年來研究的一個熱點問題。本文在現(xiàn)有無線攜能通信研究的基礎上，進一步完善基于高效調(diào)制技術的SWIPT系統(tǒng)研究與設計，從遠距離微波無線輸能的角度出發(fā)，設計了一套完整的SWIPT系統(tǒng)電路結(jié)構(gòu)，通過MPPSK(M-ary Phase Position Shift Keying，MPPSK)調(diào)制信號完成了信息解調(diào)與能量收集，實現(xiàn)了信息與能量的并行傳輸。
　　首先，概述了基于MPPSK調(diào)制的SWIPT系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)，并對其核心模塊的工

3、作原理與設計思路進行了詳細介紹。
　　其次，研究了MPPSK調(diào)制與解調(diào)原理，結(jié)合MPPSK信號的類正弦攜能特性，對基于載波抑制的微帶諧振相干解調(diào)方案進行了詳細分析。分析了微波無線輸能系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與能量傳輸效率，重點研究了其核心部分整流天線的實現(xiàn)原理與電路結(jié)構(gòu)，為SWIPT系統(tǒng)的設計實現(xiàn)與性能分析提供了理論指導。
　　第三，根據(jù)調(diào)制解調(diào)理論與微波電路原理，對SWIPT接收系統(tǒng)各模塊進行了詳細設計。首先，基于小型化的需求，設計了一款

4、四陣元矩形微帶貼片天線，結(jié)合自由空間傳輸理論對天線的傳輸性能進行了分析。其次，設計了帶有微帶諧振相干解調(diào)電路的功率分配器，并對其功分效果與解調(diào)性能進行了仿真分析，結(jié)果表明該結(jié)構(gòu)能夠在準確完成功率分配的同時，借助微帶諧振電路直接完成對MPPSK調(diào)制信號的解調(diào)，且不會對能量端產(chǎn)生影響，從而大大簡化了接收機結(jié)構(gòu)。最后，設計了一款適用于低輸入功率條件下的微波整流電路，以平行耦合微帶線帶通濾波器作為輸入濾波器，采用倍壓整流結(jié)構(gòu)，仿真表明當輸入功率