采集能量与信息传输的多天线系统的制作方法

专利检索2026-04-05  3


本发明涉及多天线系统,尤其涉及一种可以使用多个天线同时采集能量及传输信息的多天线系统。


背景技术:

1、电泳式电子墨水(electrophoretic ink)技术,或称为电子墨水(electronicink),其主要包括微胶囊电泳(microcapsule)技术、微杯电泳(microcup)技术、快速反应液态流体粉(quick-response liquid powder display,qr-lpd)技术以及横向电泳(in-plane electrophoretic display,ip-epd)技术。

2、不论是哪一种的电泳式电子墨水技术,都是靠在透明或彩色液体之中的电离子移动,带电粒子在电场中与其本身电荷相反的电极移动,经过翻转或流动的微粒子来使像素变亮或变暗,并可以被制作在玻璃、金属或塑料基板上。再贴覆上薄膜晶体管(tft)电路,经由驱动ic控制形成像素图形,而成为电子纸显示器(electronic paper displays,epd)。

3、电子纸显示器是一种视觉效果与纸张相似的电子显示装置,电子纸显示器具有“反射式”和“双稳态”这两个特性。“反射式”特性是指电子纸显示器和一般纸张一样,需要有外在光源才能通过反射看见画面,所以可以在户外和阳光阅读,成像后画面不闪烁的特性也和纸张一样,因此长时间阅读眼睛比较不疲劳。而“双稳态”特性则是电子纸显示器被驱动时才会耗电,成像后显示的静态画面并不使用电力,直到下一次更换显示画面,因此电子纸显示器比起其他显示器相对地较不耗电。基于前述的原因,目前电子纸显示器主要应用于电子书阅读器(e-book reader)电子广告牌、信用卡、会员卡、钟表、电子纸标签、数字相框或者手机等产品。

4、再以电子纸标签而言,近年来发展出采用无电池设计的电子纸标签,例如:无电池电子纸标签利用无线充电方式,通过短暂的时间内接收无线信号并吸收能源,且将能源储存在储能电容当中,再以低耗电方式进行数据更新与储存,例如:日本公开专利第jp2021033222a号(发明名称:信息显示装置、信息显示装置的控制方法、显示控制装置及电子纸显示装置,以下称专利前案一),其摘要提到“本发明的信息显示装置具备:通信部,与信息发送/接收媒体通过非接触通信进行通信;通信控制部,具有通过前述通信部从前述信息发送/接收媒体接收显示信息的发送接收部、及将前述通信部所接收到的电磁波转换成电力的电力转换部;显示控制部,具有记录前述发送/接收部所接收到的前述显示信息的记录部、监视供给自前述电力转换部的电力的电压的电压监视部、及显示驱动部;及显示部,通过前述显示驱动部,以前述记录部所记录的前述显示信息更新显示。”

5、但是电子纸标签最大的困难点,还是在如何从短暂的时间内采集并储存无线信号的能量,不论是无电池电子纸标签,或者其他类似的无电池设计产品,都有此一问题,因此也有许多人针对此一问题进行改善,主要的方式是利用多个能量采集天线同时采集无线信号的能量,例如:中国台湾发明第i759794号专利(发明名称:物联网无线充电传感器,以下称专利前案二),其摘要提到一种物联网无线充电传感器,其包含传感器电路、一组方向回溯搜寻天线、一组能量撷取天线及一个通讯天线。传感器电路包含储能单元、电力转换、电源管理模块以及切换单元。该组搜寻天线与切换单元连接;当切换单元呈导通状态时,该组搜寻天线感测外部装置的扫描信号的能量,并反射该入射能量回到外部装置的方向。该组能量撷取天线与电力转换单元连接,并接收入射信号的能量,且通过电源管理模块对储能单元充电。

6、但是,专利前案一的问题在于,若同时使用多组天线进行无线信号的能量采集及接收信息,由于各组天线所采集的能量大小不一,并无法直接使用,而以多组天线接收通信部所发出的信息,将会出现彼此信号干扰的问题。另外,专利前案二的问题在于,方向回溯搜寻天线,只能感测扫描信号的能量,并不能同时用于采集入射信号的能量,能量撷取天线,只能接收入射信号的能量,但不能接收入射信号的数据,而通讯天线只能在通讯模块进入通讯模式下,才能通过通讯天线与其它物联网装置通讯。故,如何让无电池电子纸标签或者是其他无电池电子产品,能够使用多组天线进行采集的能量同时进行信息传输,是目前亟待解决的问题。


技术实现思路

1、有鉴于现有技术的问题,本发明的目的在于无电池产品在多天线架构下,可以同时采集无线信号的能量及接收无线信号所附载的控制信息,并且使得负载可以利用能量处理控制信息。

2、为实现本发明的目的,本发明提供一种采集能量与信息传输的多天线系统,包括复数个天线传输单元、储能单元及负载单元,储能单元设置在天线传输单元与负载单元之间。各天线传输单元分别包括天线模组、分离模块、能量生成模块及信息处理模块,天线模组连接分离模块,分离模块连接能量生成模块及信息处理模块。各天线模组分别接收来源端的无线信号,再传送给分离模块,分离模块将无线信号分离成第一分离信号与第二分离信号,并将第一分离信号传送给能量生成模块转换成电能量,再传送到储能单元储存,同时提供电能量给信息处理模块使用,而信息处理模块接收并转换第二分离信号为控制信号。负载单元连接其中一个信息处理模块,并从储能单元获取电能量,以及接收控制信号,使得负载单元依据控制信号进行操作。

3、其中,能量生成模块包括能量转换部及能量调整部,其中能量转换部连接能量调整部,能量转换部将第一分离信号转换成基本电能,而能量调整部将基本电能转换成复数个不同电压的选择电能。

4、其中,信息处理模块包括主控部、数据记忆部与数据传输部,数据记忆部连接在主控部与数据传输部之间,主控部连接分离模块,并接收第二分离信号,并将第二分离信号予以处理成控制信号,再经由其中连接到负载单元的信息处理模块的数据传输部将控制信号传送到负载单元,使得负载单元依据控制信号进行操作。而数据记忆部则负责储存主控部与数据传输部在传送与处理过程中的数据。主控部接收数据传输部的输出数据,并将输出数据处理成输出信号。

5、其中,主控部包括时脉产生器、解调器、调谐器、命令解码器,其中时脉产生器产生解调器、调谐器、命令解码器运作时所需要的时脉信号,解调器连接该分离模块,并接收该第二分离信号,且将第二分离信号予以解调成解调信号,解调信号再传送给命令解码器解析出控制命令,再将控制命令处理成控制信号传送到数据传输部。调谐器连接数据传输部,调谐器接收数据传输部的输出数据,并将输出数据调谐成输出信号,并将输出信号传送到分离模块,分离模块再将输出信号传送到天线模组,从而被传送到来源端。

6、其中,数据传输部为串行外围接口(serial peripheral interface,简称:spi)或内部整合电路总线(inter-integrated circuit bus,简称i2c bus)或系统管理总线(system management bus,简称:smbus)

7、其中,分离模块可为换衡器(或称巴伦,英文:balun),而天线模组为单频天线或多频天线。

8、其中,储能单元为储能电容,而负载单元为无电池的电子纸标签。

9、据上所述,本发明能够同时由多个天线接收无线信号,并以分离模块将无线信号转成第一分离信号与第二分离信号,第一分离信号由能量生成模块产生电能量,第二分离信号由信息处理模块进行信息处理,进而达到同时采集能量及信息处理的目的。


技术特征:

1.一种采集能量与信息传输的多天线系统,其特征在于,包括:

2.如权利要求1所述的采集能量与信息传输的多天线系统,其特征在于,每一该能量生成模块分别都包括:

3.如权利要求1所述的采集能量与信息传输的多天线系统,其特征在于,每一该信息处理模块分别都包括:

4.如权利要求3所述的采集能量与信息传输的多天线系统,其特征在于,该主控部包括:

5.如权利要求3所述的采集能量与信息传输的多天线系统,其特征在于,该数据传输部为串行外围接口、内部整合电路总线或系统管理总线。

6.如权利要求1所述的采集能量与信息传输的多天线系统,其特征在于,该分离模块为换衡器。

7.如权利要求1所述的采集能量与信息传输的多天线系统,其特征在于,该天线模组为单频天线或多频天线。

8.如权利要求1所述的采集能量与信息传输的多天线系统,其特征在于,该天线模组接收及传输频段为3百万赫兹~71.5亿赫兹。

9.如权利要求1所述的采集能量与信息传输的多天线系统,其特征在于,该储能单元为一储能电容。

10.如权利要求1所述的采集能量与信息传输的多天线系统,其特征在于,该负载单元为无电池的电子纸标签。


技术总结
本发明公开一种采集能量与信息传输的多天线系统,包括复数个天线传输单元、储能单元及负载单元,各天线传输单元分别包括天线模组、分离模块、能量生成模块及信息处理模块,各天线模组分别接收来源端的无线信号,并传送给分离模块,由分离模块将无线信号分离成第一分离信号与第二分离信号,并将第一分离信号传送给能量生成模块转换成电能量,再传送到储能单元储存,以及提供给信息处理模块使用,再由储能单元将电能量提供给负载单元使用,而其中的一个第二分离信号传送到信息处理模块转换成控制信号,再传送到负载单元,使得负载单元依据控制信号进行操作。

技术研发人员:蔡芳明,张祐暐,林润生
受保护的技术使用者:振曜科技股份有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/5/29
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