Efficient Communication and Powering for Smart Contact Lens with Resonant Magneto-Quasistatic Coupling
提出基于项链发射线圈与隐形眼镜接收线圈的谐振MQS双线圈系统，验证其在错位和人体组织影响下仍可稳健供电并实现4.5 Mbps通信。
2024-06-12 cs.SY eess.SP eess.SY
Wireless Energy Transmission Channel Modeling in Resonant Beam Charging for IoT Devices
物联网设备的电源是物联网发展的瓶颈之一。为了向物联网设备提供永久电源，谐振束充电（RBC）是一种有前途的安全，长距离和高功率无线电力传输解决方案。RBC可以到达多远的距离，RBC可以传输多少功率？本文分析了RBC的一致稳定运行条件，确定了RBC的最大输电距离。此外，我们研究了在操作距离内的功率传输效率，这决定了通过RBC能量传输通道的可输送功率。基于这种能量传输通道建模，我们数值评估其对RBC系统性能的影响，在传输距离，传输效率和输出电功率方面。该分析为RBC系统的设计和实施提供了指导方针，该系统可以为物联网设备在数米距离上无线提供多瓦功率。
2018-07-12 eess.SP
Polyimide-Based Flexible Coupled-Coils Design and Load-Shift Keying Analysis
使用电感耦合的无线功率传输通常用于医疗可植入设备。植入式器械上次级线圈的设计非常重要，因为它将影响功率传输效率、植入物的尺寸以及植入物与体外控制器之间的数据传输。在本文中，我们提出了一种基于聚酰亚胺的柔性基板上的次级线圈的设计，以实现高功率传输效率。负载移位键控调制用于初级和次级线圈之间的数据通信。对理想情况和实际情况进行了深入分析，指出二次LC谐振回路的失配会影响通信范围和通信正确性。提出了一种实现鲁棒数据传输的解决方案，并通过SPICE仿真进行了验证。
2021-02-02 eess.SP physics.app-ph
Resonant Beam Communications with Photovoltaic Receiver for Optical Data and Power Transfer
第六代（6 G）移动通信系统的愿景和要求预期采用自由空间光通信（FSO）和无线功率传输（WPT）。基于激光的WPT或无线信息传输（WIT）通常面临移动性和安全性的挑战。提出了一种可移动、安全的谐振波束通信（RBCom）系统，它可以实现高速率的无线信息和能量同步传输（SWIPT）。我们提出了一个分析模型来描述它的载波光束和信息传输过程。仿真结果表明，RBCom在采用正交频分复用（OFDM）方案时，可以获得超过40 mW的充电功率和1：6 Gbit/s的信道容量，可以应用于未来同时需要功率和高速率数据的场景。
2020-04-18 eess.SP
Time-Domain Analysis for Resonant Beam Charging and Communications With Delay-Divide Demodulation
与射频相比，激光在无线充电和无线通信中具有频谱资源丰富、传播发散小等独特优势。谐振光束作为一种腔内激光束，已被提议作为无线充电和通信的载体，因为它具有独特的特性，包括高功率，本质安全和自对准移动性。然而，该系统存在诸如腔内回波干扰和功率波动等问题。为了研究共振光束系统的时域行为，我们通过离散激光速率方程建立了一个模拟算法，该方程模拟了增益介质中激发原子密度和腔中光子密度的动态变化。仿真结果与理论计算吻合较好。针对回波干扰问题，提出了一种延时分频解调方法，并通过仿真算法验证了其可行性。结果表明，采用该解调器的谐振束流充电和通信系统是可行的，性能良好。本文的分析也有助于研究人员深入理解共振梁系统的行为。
2022-03-02 eess.SP
FSK-based Simultaneous Wireless Information and Power Transfer in Inductively Coupled Resonant Circuits Exploiting Frequency Splitting
电感耦合谐振电路在短距离处受到所谓的频率分裂现象的影响。在电力电子领域，跟踪峰值频率之一是最先进的。然而，在数据传输社区，频率分裂效应往往被忽略。特别地，调制方案尚未适应分叉现象。我们认为，二进制频移键控（2-ary FSK）是一种低成本的调制方案，以及匹配的双峰电压传递函数$H(s)$，特别是当品质因数$Q$是大的，而大多数其他调制方案遭受的峰值的小带宽。此外，我们表明，整流版本的2进制FSK，创造整流FSK（RFSK），从输出功率和实施的角度来看，更有吸引力。分析和数值的贡献包括效率因子，脉冲响应，和误码性能。提出了一种低成本的非相干接收机。理论研究得到了实验原型的支持。
2020-04-10 eess.SP
Highly-Efficient Single-Switch-Regulated Resonant Wireless Power Receiver with Hybrid Modulation
本文提出了一种高效率的单开关调节谐振混合调制无线功率接收器。为了实现高效率和良好的输出电压调节，相移和脉宽混合调制同时应用。该拓扑中的软交换操作通过输入电流与栅极驱动信号之间的逐周期相移调整来实现，并且还归因于有源开关的串联补偿次级线圈和寄生电容等电抗分量。软交换操作还导致高效率和低EMI。通过调节开关的占空比，可以实现输出电压的严格调节。为了正确设计反馈控制器，本文解析推导了混合调制谐振接收机的稳态和动态模型。一个双线圈无线电能传输系统的实验装置，包括所提出的接收器的硬件原型，被构造用于实验验证。实验结果表明，软开关操作在接收器中具有高效率的有效性，同时保持良好的调节输出电压，无论线路和负载的变化。
2021-01-05 cs.SY eess.SP eess.SY
Charging A Smartphone Over the Air: The Resonant Beam Charging Method
智能手机等移动因特网（IoT）设备的无线充电极其困难。为了减少移动场景中无线传输期间的能量耗散，通常需要具有复杂跟踪控制的激光或窄无线电波束。然而，达到必要的跟踪精度和可靠性确实很困难。在本文中，受光学谐振器和后向反射器的特性的启发，我们开发了一个用于长距离移动电能传输的自对准谐振束充电系统。它利用了基于双回射器的空间分离激光谐振腔（SSLR）内的光谐振，从而消除了对任何跟踪控制的要求。这里采用焦远心猫眼回射器。从理论计算和实验两方面对SSLR进行了研究。我们还很好地组装了发射器和接收器，并展示了其在移动智能手机充电中的应用。结果表明，当接收机在距发射机垂直距离为2 m、视场为6°的范围内任意移动时，可以实现5 W以上的光功率（也可以获得0.6 W以上的电功率）以可忽略的衍射损耗传输到几厘米大小的接收机。最大水平移动范围可达18厘米。这种无线充电系统使智能手机在移动操作中具有无限的电池寿命，而无需电缆。
2022-01-13 eess.SP
Field of View Expansion for Resonant Beam Information and Power Transfer
针对谐振光束系统视场受回射器尺寸限制的问题，本文提出引入望远镜的视场增大RBS设计，实验证明其在1 m距离上视场扩展至28°，约为普通设计的三倍。
2024-08-08 eess.SP physics.optics
Mask R-CNN Based Object Detection for Intelligent Wireless Power Transfer
共振波束充电（RBC）是一种具有安全性、移动性和可重复充电能力的多瓦数和数米数无线电能传输方法。然而，RBC系统操作依赖于信息可用性，包括功率接收器位置、类别标签和接收器编号。由于智能手机是最广泛使用的移动终端，我们提出了一个面具R-CNN的智能手机检测模型在RBC系统。实验表明，我们的模型将智能手机扫描时间减少到三分之一。因此，这种机器学习检测方法提供了一种智能方式来改善移动和物联网（IoT）设备无线电力传输的用户体验。
2020-04-25 eess.SP
Fast Energy-Theft Attack on Frequency-Varying Wireless Power without Additional Sensors
针对频率与阻抗变化的无线电力加密，本文提出无需额外传感器线圈、可在0.2 ms内完成补偿调整的快速窃电攻击，实验表明可窃取65%电力。
2025-09-29 cs.CR cs.SY eess.SP
Performance Analysis of SSHC Rectifiers used in Ultrasonic Wireless Power Transfer
本文针对超声无线电能传输场景下压电换能器小电容、高谐振频率的特点，分析了SSHC整流器的尺寸与性能，提出了电容充电回路最大导通电阻的关键设计考量，为无电感集成整流器的设计提供指导。
2023-08-22 eess.SP
Shannon Theory for Wireless Communication in a Resonant Chamber
本文针对封闭电磁谐振腔内的无线通信，基于香农理论分析天线对链路容量，发现容量随负载电阻无界增长，且最优功率分配避开谐振频率。
2023-11-15 cs.IT eess.SP math.IT
TDMA in Adaptive Resonant Beam Charging for IoT Devices
谐振波束充电（RBC）可以通过谐振波束实现从发射器到多个接收器的无线功率传输（WPT）。自适应红细胞（ARBC）可以有效地提高其能量利用率。为了在ARBC系统中支持多用户WPT，提出了时分多址接入（TDMA）方式，并设计了基于TDMA的WPT调度算法。TDMA WPT方法具有并发充电、连续充电电流、单个用户功率控制、恒定驱动功率和灵活的驱动功率控制等特点。仿真结果表明，TDMA调度算法具有很高的效率，因为总的收费时间大约是替代调度算法的一半（46.9%时，收费50个接收机）。此外，WPT的TDMA启发了增强ARBC系统的思想，如流量控制和服务质量（QoS）。
2018-09-24 eess.SP
Laser driven miniature diamond implant for wireless retinal prostheses
该研究设计并验证近红外激光供能的无线微型视网膜上刺激器，通过ASIC、高效PV电池、光电遥测与金刚石封装连接256个电极，实现高集成、低创伤和灵活刺激。
2024-06-21 eess.SP physics.med-ph
Magneto-Inductive Powering and Uplink of In-Body Microsensors: Feasibility and High-Density Effects
针对体内医疗微传感器的供能与数据上行需求，研究磁感应技术的可行性及密集部署效应，推导了传感器线圈尺寸与上行速率的关系，验证了节点协作等技术可提升密集群体的通信性能。
2019-02-05 cs.IT eess.SP math.IT
Hacking Encrypted Wireless Power: Cyber-Security of Dynamic Charging
本文针对跳频加密无线电能传输提出利用辅助线圈与开关电容阵列自适应调谐的攻击接收器，实验表明可窃取授权接收能量的78%至84%。
2024-06-17 cs.CR cs.ET cs.SY
Wireless Power Transmitter Deployment for Balancing Fairness and Charging Service Quality
无线能量传输（WET）最近已经成为用于为移动/物联网（IoT）设备供电的有吸引力的解决方案。作为一种使能WET技术，谐振光束充电（RBC）因其远距离、高功率和安全的“类似WiFi”移动电源而备受赞誉。为了在给定区域内为多个用户提供高质量的无线充电服务，我们制定了多个RBC发射机的部署问题，以平衡充电公平性和充电服务质量。基于RBC发射机覆盖模型和接收机充放电模型，提出了基于遗传算法和粒子群优化算法的RBC发射机覆盖模型和接收机充放电模型。此外，我们提出了一个调度方法来评估所提出的算法的性能。数值结果表明，优化后的布站方案比均匀布站和随机布站方案的充电效率提高了10%~ 20%。
2020-04-18 cs.ET eess.SP
Radio-Transparent Dipole Antenna Based on a Metasurface Cloak
天线技术是无处不在的无线通信系统和传感器的基础。辐射通常由在谐振金属物体周围流动的传导电流来维持，这些金属物体被优化以提高效率和带宽。然而，谐振导体易于对冲击波进行大的散射，从而由于阻塞和失真而导致在拥挤的天线环境中的挑战。超表面斗篷已经被探索，以寻求通过减少天线散射来解决这一挑战，但在带宽，占地面积和整体散射减少方面的性能有限。在这里，我们介绍了一种不同的无线电透明天线，其中斗篷本身作为辐射元件，大大减少了整体的足迹，同时提高散射抑制和带宽，而不牺牲其他相关的辐射指标相比，传统的天线。这种技术提供了一种新的应用隐身技术，拥挤的无线通信平台和非侵入式传感的有前途的功能。
2021-03-23 eess.SP physics.app-ph
Long-Range Optical Wireless Information and Power Transfer
同时无线信息和电力传输（SWIPT）是物联网（IoT）时代支持数据和能量传输的一项卓越技术。本文提出了一种利用回射器、增益介质、望远镜内调制器形成谐振光束的远距离光无线信息和能量传输系统，实现了高功率、高速率的SWIPT。我们采用传输矩阵，它可以描述光束调制，谐振腔的稳定性，传输损耗和光束分布。然后，我们提供了一个模型的能量收集和数据接收，它可以评估SWIPT的性能。数值结果表明，该系统可以同时提供0 $\sim$ 9 W的电功率和18 bit/s/Hz的频谱效率超过20 m的距离。
2022-07-06 cs.ET cs.IT eess.SP
Channel-Dependent Scheduling in Wireless Energy Transfer for Mobile Devices
谐振波束充电（RBC）是无线功率传输（WPT）技术，可为物联网（IoT）设备提供大功率、远距离、移动和安全的无线充电。支持多个物联网设备同时充电是RBC系统的一个重要功能。为了优化多用户充电性能，应该调度发射功率以同时为所有IoT设备充电。为了让所有物联网设备尽可能长时间地工作以实现公平性，我们提出了先接入先收费（FAFC）调度算法。然后，我们制定了定量的调度参数的算法实现。最后，我们分析了FAFC调度算法的性能，考虑的影响，接收机数量，发射功率和充电时间。在此基础上，总结了提高多物联网设备WPT性能的方法，包括限制接收端数量、提高发射功率、延长充电时间和提高单用户充电效率。FAFC调度算法设计和分析为多用户RBC系统提供了一个公平的WPT解决方案。
2020-04-14 cs.NI eess.SP
Design and Implementation of 5.8GHz RF Wireless PowerTransfer System
在本文中，我们提出了一个5.8 GHz的射频（RF）无线功率传输（WPT）系统，由64个发射天线和16个接收天线。与基于电感或谐振耦合的近场WPT不同，RF WPT具有远距离无线功率传输能力，在为低功耗物联网（IoT）设备供电方面具有很大的优势。提出了一种波束扫描算法，无论接收器位于辐射近场区还是远场区，都能有效地传输功率。提出的波束扫描算法进行了验证，与现实生活中的WPT测试平台，我们自己实现。通过实验，我们证实，实现的5.8 GHz的RF WPT系统是能够传输3.67 mW的距离为25米，与建议的波束扫描算法。结果表明，与传统的基于远场WPT假设的扫描方案相比，该算法能够有效覆盖辐射近场区域。
2021-10-06 cs.SY eess.SP eess.SY
Resonant Inductive Coupling Network for Human-Sized Magnetic Particle Imaging
针对人体尺寸磁粒子成像的安全与匹配需求，提出对称谐振电感耦合网络及损耗优化 D 形截面谐振环设计方法，并通过双原型测量与矩量法仿真验证。
2024-03-18 cs.SY eess.SP eess.SY
