电磁能量转换装置及系统

摘要

本发明涉及能量转换技术领域，提供一种电磁能量转换装置及系统，包括天线、整流模块、负载模块、分压模块及控制模块，天线将接收的电磁信号转换为电信号后传输至整流模块；控制模块通过分压模块获取负载模块对应的分压信号，并依据分压信号设置整流模块的目标整流参数以对电信号进行整流、及依据分压信号对负载模块的阻值进行调整后与整流模块进行阻抗匹配；整流模块依据目标整流参数对电信号进行整流，并将整流后的电信号传输至负载模块；负载模块在与整流模块进行阻抗匹配时，将整流后的电信号传输至储能装置中进行存储。本发明提供的电磁能量转换装置及系统改善了现有技术中电磁能量转换装置不能在变化的环境中正常工作，适应性不强的问题。

权利要求

1.一种电磁能量转换装置，其特征在于，所述电磁能量转换装置与储能装置电连接，所述电磁能量转换装置包括天线、整流模块、负载模块、分压模块及控制模块，所述控制模块与所述整流模块、负载模块及所述分压模块均电连接，所述整流模块与所述天线、负载模块均电连接，所述负载模块与所述分压模块电连接，且所述负载模块与所述储能装置电连接；

所述天线用于接收电磁信号，并将所述电磁信号转换为电信号后传输至所述整流模块；

所述控制模块用于通过所述分压模块获取所述负载模块对应的分压信号，并依据所述分压信号设置所述整流模块的目标整流参数以对所述电信号进行整流、以及依据所述分压信号对所述负载模块的阻值进行调整后与所述整流模块进行阻抗匹配；

所述整流模块用于依据所述控制模块设置的目标整流参数对所述电信号进行整流，并将整流后的电信号传输至所述负载模块；

所述负载模块用于与所述整流模块进行阻抗匹配时，将所述整流后的电信号传输至所述储能装置中进行存储；

所述控制模块包括微控制器和唤醒时钟单元，所述微控制器与所述唤醒时钟单元电连接，所述微控制器与所述分压模块、整流模块及所述负载模块均电连接；

所述唤醒时钟单元用于按照预设时间间隔唤醒所述微控制器；

所述分压模块包括第一分压电阻和第二分压电阻，所述第一分压电阻的一端电连接到所述负载模块，所述第一分压电阻的另一端串联所述第二分压电阻接地，所述控制模块的输入端电连接到所述第一分压电阻和所述第二分压电阻之间以获取所述分压信号。

2.如权利要求1所述的电磁能量转换装置，其特征在于，所述整流模块包括第一选择单元、第一整流单元及第二整流单元，所述第一整流单元对应第一整流参数，所述第二整流单元对应第二整流参数，所述第一选择单元与所述第一整流单元、第二整流单元均电连接，所述第一选择单元与所述天线、控制模块均电连接，所述第一整流单元和所述第二整流单元均与所述负载模块电连接；

所述控制模块还用于依据目标整流参数控制所述第一选择单元与目标整流单元导通，以使所述目标整流单元对所述电信号进行整流，其中，所述目标整流单元为所述第一整流单元或者所述第二整流单元。

3.如权利要求2所述的电磁能量转换装置，其特征在于，所述第一整流单元包括第一整流电路和第一低通滤波器，所述第一整流电路与所述第一低通滤波器电连接，且所述第一整流电路与所述第一选择单元电连接，所述第一低通滤波器与所述负载模块电连接；

所述第一整流电路包括第一匹配电路和第一整流管电路，所述第一匹配电路与所述第一整流管电路电连接，所述第一匹配电路与所述第一选择单元电连接，所述第一整流管电路与所述第一低通滤波器电连接。

4.如权利要求3所述的电磁能量转换装置，其特征在于，所述第一匹配电路包括第一电容、第一传输线、第二传输线及第三传输线，所述第一整流管电路包括第一二极管和第二二极管；

所述第一选择单元、第一电容、第二传输线、第二二极管及所述第一低通滤波器依次电连接，所述第一电容的一端与所述第一选择单元电连接，所述第一电容的另一端与所述第二传输线的一端电连接，所述第二传输线的一端还与所述第一传输线电连接，所述第二传输线的另一端与所述第三传输线电连接，且与所述第一二极管的阴极、所述第二二极管的阳极均电连接，所述第一二极管的阳极接地，所述第二二极管的阴极与所述第一低通滤波器电连接。

5.如权利要求2所述的电磁能量转换装置，其特征在于，所述第二整流单元包括第二整流电路和第二低通滤波器，所述第二整流电路与所述第二低通滤波器电连接，且所述第二整流电路与所述第一选择单元电连接，所述第二低通滤波器与所述负载模块电连接；

所述第二整流电路包括第二匹配电路和第二整流管电路，所述第二匹配电路通过所述第二整流管电路电连接到地，且所述第二匹配电路与所述第二低通滤波器电连接。

6.如权利要求5所述的电磁能量转换装置，其特征在于，所述第二匹配电路包括第二电容、第四传输线、第五传输线、第六传输线、第七传输线、第八传输线、第九传输线及第十传输线，所述第二整流管电路包括第三二极管和第四二极管；

所述第一选择单元、第二电容、第四传输线、第八传输线及所述第二低通滤波器依次电连接，所述第二电容的一端与所述第一选择单元电连接，所述第二电容的另一端与所述第四传输线的一端电连接，所述第四传输线的一端还与所述第五传输线电连接，所述第四传输线的另一端与所述第六传输线、第七传输线的一端以及所述第八传输线的一端均电连接，所述第七传输线的另一端与所述第三二极管的阴极电连接，所述第三二极管的阳极接地，所述第八传输线的另一端与所述第九传输线、第十传输线的一端以及所述第二低通滤波器均电连接，所述第十传输线的另一端与所述第四二极管的阴极电连接，所述第四二极管的阳极接地。

7.如权利要求1所述的电磁能量转换装置，其特征在于，所述负载模块包括第二选择单元和电阻阵列，所述第二选择单元和所述电阻阵列电连接，所述第二选择单元与所述控制模块、整流模块均电连接，所述电阻阵列与所述储能装置电连接，所述电阻阵列包括多个电阻，且所述多个电阻均与所述第二选择单元电连接；

所述控制模块还用于依据所述分压信号控制所述第二选择单元与目标电阻导通，以对所述负载模块的阻值进行调整。

8.一种电磁能量转换系统，其特征在于，包括权利要求1‑7任一项所述的电磁能量转换装置，所述电磁能量转换系统还包括储能装置，所述电磁能量转换装置与所述储能装置电连接。

说明书

电磁能量转换装置及系统

技术领域

[0001] 本发明涉及能量转换技术领域，具体而言，涉及一种电磁能量转换装置及系统。

背景技术

[0002] 射频/微波能量收集技术是无线功率传输技术的重要组成部分，其通过天线接收空中或定向发射的无线电信号，并转换为直流信号进行存储或直接供应给用电系统。

[0003] 由于微波/射频能量收集系统的接收天线处于远场工作状态，其接收到的功率会由于多径衰落、位置变化等因素影响处于一种变化状态。而微波/射频能量收集系统的检波
模块是非线性器件，其功率转换效率(PCE)和输入功率(Pin)相关，导致能量收集系统的功
率转换效率呈现单凸点窄带输入信号特性。同时，由于能量收集器的器件寄生参数和输入
信号密切相关，这同样会导致能量收集系统功率转换效率在不同功率输入信号情况下出现
较大变化。变化环境导致输入功率变化将严重影响能量收集系统实际工作状态，严重甚至
导致其功率转换效率急剧降低，让其难以正常工作，制约其实际使用。

[0004] 现有技术的电磁能量转换装置不能在变化的环境中正常工作，适应性不强。

发明内容

[0005] 本发明的目的在于提供一种电磁能量转换装置及系统，以改善上述现有技术的电磁能量转换装置不能在变化的环境中正常工作，适应性不强的问题。

[0006] 为了实现上述目的，本发明实施例采用的技术方案如下：

[0007] 本发明提供了一种电磁能量转换装置及系统，所述电磁能量转换装置与储能装置电连接，所述电磁能量转换装置包括天线、整流模块、负载模块、分压模块及控制模块，所述
控制模块与所述整流模块、负载模块及所述分压模块均电连接，所述整流模块与所述天线、
负载模块均电连接，所述负载模块与所述分压模块电连接，且所述负载模块与所述储能装
置电连接；所述天线用于接收电磁信号，并将所述电磁信号转换为电信号后传输至所述整
流模块；所述控制模块用于通过所述分压模块获取所述负载模块对应的分压信号，并依据
所述分压信号设置所述整流模块的目标整流参数以对所述电信号进行整流、以及依据所述
分压信号对所述负载模块的阻值进行调整后与所述整流模块进行阻抗匹配；所述整流模块
用于依据所述控制模块设置的目标整流参数对所述电信号进行整流，并将整流后的电信号
传输至所述负载模块；所述负载模块用于与所述整流模块进行阻抗匹配时，将所述整流后
的电信号传输至所述储能装置中进行存储。

[0008] 进一步地，所述整流模块包括第一选择单元、第一整流单元及第二整流单元，所述第一整流单元对应第一整流参数，所述第二整流单元对应第二整流参数，所述第一选择单
元与所述第一整流单元、第二整流单元均电连接，所述第一选择单元与所述天线、控制模块
均电连接，所述第一整流单元和所述第二整流单元均与所述负载模块电连接；所述控制模
块还用于依据目标整流参数控制所述第一选择单元与目标整流单元导通，以使所述目标整
流单元对所述电信号进行整流，其中，所述目标整流单元为所述第一整流单元或者所述第
二整流单元。

[0009] 进一步地，所述第一整流单元包括第一整流电路和第一低通滤波器，所述第一整流电路与所述第一低通滤波器电连接，且所述第一整流电路与所述第一选择单元电连接，
所述第一低通滤波器与所述负载模块电连接；所述第一整流电路包括第一匹配电路和第一
整流管电路，所述第一匹配电路与所述第一整流管电路电连接，所述第一匹配电路与所述
第一选择单元电连接，所述第一整流管电路与所述第一低通滤波器电连接。

[0010] 进一步地，所述第一匹配电路包括第一电容、第一传输线、第二传输线及第三传输线，所述第一整流管电路包括第一二极管和第二二极管；所述第一选择单元、第一电容、第
二传输线、第二二极管及所述第一低通滤波器依次电连接，所述第一电容的一端与所述第
一选择单元电连接，所述第一电容的另一端与所述第二传输线的一端电连接，所述第二传
输线的一端还与所述第一传输线电连接，所述第二传输线的另一端与所述第三传输线电连
接，且与所述第一二极管的阴极、所述第二二极管的阳极均电连接，所述第一二极管的阳极
接地，所述第二二极管的阴极与所述第一低通滤波器电连接。

[0011] 进一步地，所述第二整流单元包括第二整流电路和第二低通滤波器，所述第二整流电路与所述第二低通滤波器电连接，且所述第二整流电路与所述第一选择单元电连接，
所述第二低通滤波器与所述负载模块电连接；所述第二整流电路包括第二匹配电路和第二
整流管电路，所述第二匹配电路通过所述第二整流管电路电连接到地，且所述第二匹配电
路与所述第二低通滤波器电连接。

[0012] 进一步地，所述第二匹配电路包括第二电容、第四传输线、第五传输线、第六传输线、第七传输线、第八传输线、第九传输线及第十传输线，所述第二整流管电路包括第三二
极管和第四二极管；所述第一选择单元、第二电容、第四传输线、第八传输线及所述第二低
通滤波器依次电连接，所述第二电容的一端与所述第一选择单元电连接，所述第二电容的
另一端与所述第四传输线的一端电连接，所述第四传输线的一端还与所述第五传输线电连
接，所述第四传输线的另一端与所述第六传输线、第七传输线的一端以及所述第八传输线
的一端均电连接，所述第七传输线的另一端与所述第三二极管的阴极电连接，所述第三二
极管的阳极接地，所述第八传输线的另一端与所述第九传输线、第十传输线的一端以及所
述第二低通滤波器均电连接，所述第十传输线的另一端与所述第四二极管的阴极电连接，
所述第四二极管的阳极接地。

[0013] 进一步地，所述负载模块包括第二选择单元和电阻阵列，所述第二选择单元和所述电阻阵列电连接，所述第二选择单元与所述控制模块、整流模块均电连接，所述电阻阵列
与所述储能装置电连接，所述电阻阵列包括多个电阻，且所述多个电阻均与所述第二选择
单元电连接；所述控制模块还用于依据所述分压信号控制所述第二选择单元与目标电阻导
通，以对所述负载模块的阻值进行调整。

[0014] 进一步地，所述控制模块包括微控制器和唤醒时钟单元，所述微控制器与所述唤醒时钟单元电连接，所述微控制器与所述分压模块、整流模块及所述负载模块均电连接；所
述唤醒时钟单元用于按照预设时间间隔唤醒所述微控制器。

[0015] 进一步地，所述分压模块包括第一分压电阻和第二分压电阻，所述第一分压电阻的一端电连接到所述负载模块，所述第一分压电阻的另一端串联所述第二分压电阻接地，
所述控制模块的输入端电连接到所述第一分压电阻和所述第二分压电阻之间以获取所述
分压信号。

[0016] 一种电磁能量转换系统，所述电磁能量转换系统包括上述的电磁能量转换装置，所述电磁能量转换装置包括天线、整流模块、负载模块、分压模块及控制模块，所述控制模
块与所述整流模块、负载模块及所述分压模块均电连接，所述整流模块与所述天线、负载模
块均电连接，所述负载模块与所述分压模块电连接，且所述负载模块与所述储能装置电连
接；所述天线用于接收电磁信号，并将所述电磁信号转换为电信号后传输至所述整流模块；
所述控制模块用于通过所述分压模块获取所述负载模块对应的分压信号，并依据所述分压
信号设置所述整流模块的目标整流参数以对所述电信号进行整流、以及依据所述分压信号
对所述负载模块的阻值进行调整后与所述整流模块进行阻抗匹配；所述整流模块用于依据
所述控制模块设置的目标整流参数对所述电信号进行整流，并将整流后的电信号传输至所
述负载模块；所述负载模块用于与所述整流模块进行阻抗匹配时，将所述整流后的电信号
传输至所述储能装置中进行存储。所述电磁能量转换系统还包括储能装置，所述电磁能量
转换装置与所述储能装置电连接。

[0017] 相对现有技术，本发明具有以下有益效果：

[0018] 本发明提供的一种电磁能量转换装置，通过分压模块获取负载模块对应的分压信号，并依据所述分压信号对整流模块的目标整流参数和负载模块的阻值进行调整，以使整
流模块依据目标整流参数对天线传输过来的电信号进行整流、以及负载模块与所述整流模
块进行阻抗匹配以高效地将整流后的电信号传输至储能装置中进行存储，控制模块根据实
际情况调整整流模块的目标整流参数和负载模块的阻值，使得本发明实施例提供的电磁能
量转换装置可以在变化的环境中仍能正常工作，提高了电磁能量转换装置的适应性。

[0019] 为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

[0020] 为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对
范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这
些附图获得其他相关的附图。

[0021] 图1示出了本发明实施例所提供的电磁能量转换装置的第一方框示意图。

[0022] 图2示出了本发明实施例所提供的电磁能量转换装置的第二方框示意图。

[0023] 图3示出了本发明实施例所提供的整流模块的方框示意图。

[0024] 图4示出了本发明实施例所提供的第一整流单元的电路图。

[0025] 图5示出了本发明实施例所提供的第二整流单元的电路图。

[0026] 图6示出了本发明实施例所提供的负载模块的电路图。

[0027] 图7示出了本发明实施例所提供的分压模块的电路图。

[0028] 图8示出了本发明实施例所提供的电磁能量转换系统的方框示意图。

[0029] 图标：10‑电磁能量转换系统；100‑电磁能量转换装置；110‑天线；120‑整流模块；121‑第一选择单元；122‑第一整流单元；1221‑第一整流电路；12211‑第一匹配电路；12212‑
第一整流管电路；1222‑第一低通滤波器；123‑第二整流单元；1231‑第二整流电路；12311‑
第二匹配电路；12312‑第二整流管电路；1232‑第二低通滤波器；130‑负载模块；131‑第二选
择单元；132‑电阻阵列；140‑分压模块；150‑控制模块；151‑微控制器；152‑唤醒时钟单元；
200‑储能装置；C1‑第一电容；C2‑第二电容；D1‑第一二极管；D2‑第二二极管；D3‑第三二极
管；D4‑第四二极管；TL1‑第一传输线；TL2‑第二传输线；TL3‑第三传输线；TL4‑第四传输线；
TL5‑第五传输线；TL6‑第六传输线；TL7‑第七传输线；TL8‑第八传输线；TL9‑第九传输线；
TL10‑第十传输线；Rs1‑第一分压电阻；Rs2‑第二分压电阻；R1‑第一电阻；R2‑第二电阻；R3‑
第三电阻；R4‑第四电阻；R5‑第五电阻；R6‑第六电阻；R7‑第七电阻；R8‑第八电阻。

具体实施方式

[0030] 下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在
此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因
此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的
范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做
出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0031] 应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本发明的
描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

[0032] 射频/微波能量收集技术是无线功率传输技术的重要组成部分，其通过天线接收空中或定向发射的无线电信号，并转换为直流信号进行存储或直接供应给用电系统。

[0033] 由于微波/射频能量收集系统的接收天线处于远场工作状态，其接收到的功率会由于多径衰落、位置变化等因素影响处于一种变化状态。而微波/射频能量收集系统的检波
模块是非线性器件，其功率转换效率(PCE)和输入功率(Pin)相关，导致能量收集系统的功
率转换效率呈现单凸点窄带输入信号特性。同时，由于能量收集器的器件寄生参数和输入
信号密切相关，这同样会导致能量收集系统功率转换效率在不同功率输入信号情况下出现
较大变化。变化环境导致输入功率变化将严重影响能量收集系统实际工作状态，严重甚至
导致其功率转换效率急剧降低，让其难以正常工作，制约其实际使用。

[0034] 为解决上述电磁能量转换装置100不能在变化的环境中正常工作，适应性不强的问题，本发明实施例提供一种电磁能量转换装置100，高效地将整流后的电信号传输至储能
装置200中进行存储，可以实现在变化环境中仍旧正常工作，具有在较宽输入信号情况下较
为稳定功率转换效率，适用性强优点。

[0035] 请参阅图1，本发明实施例提供了一种电磁能量转换装置的第一方框示意图。电磁能量转换装置100与储能装置200电连接，电磁能量转换装置100包括天线110、整流模块
120、负载模块130、分压模块140及控制模块150，控制模块150与整流模块120、负载模块130
及分压模块140均电连接，整流模块120与天线110、负载模块130均电连接，负载模块130与
分压模块140电连接，且负载模块130与储能装置200电连接。

[0036] 天线110与整流模块120电连接，用于接收电磁信号，并将电磁信号转换为电信号后传输至整流模块120。天线110是一种变换器，在无线电设备中用来接收电磁波，并将传播
的电磁波变换成传输线上传播的导行波的部件。具体地，天线110可以用来接收射频和微波
等电磁能量。天线110可以是，但不限于一维天线110或者二维天线110。需要说明的是，本发
明实施例中的电信号为通过电路传输的信号。

[0037] 整流模块120与天线110、负载模块130、控制模块150均电连接，用于在控制模块150的控制下依据目标整流参数将天线110传输过来的电信号进行整流，并将整流后的电信
号传输至负载模块130。

[0038] 请参阅图2，整流模块120包括第一选择单元121、第一整流单元122及第二整流单元123，第一选择单元121与第一整流单元122、第二整流单元123均电连接，第一选择单元
121与天线110、控制模块150均电连接，第一整流单元122和第二整流单元123均与负载模块
130电连接。

[0039] 第一整流单元122对应第一整流参数，第二整流单元123对应第二整流参数，在同一时刻点，第一选择单元121只能与一个目标整流单元导通，目标整流单元可以是第一整流
单元122或者第二整流单元123，目标整流参数可以是第一整流参数或者第二整流参数，当
目标整流参数为第一整流参数时，目标整流参数对应的目标整流单元为第一整流单元122，
当目标整流参数为第二整流参数时，目标整流参数对应的目标整流单元为第二整流单元
123。具体地，第一选择单元121在控制模块150的控制下与目标整流参数对应的目标整流单
元进行导通，天线110传输过来的电信号通过第一选择单元121到目标整流单元，目标整流
单元对电信号进行整流，得到整流后的电信号。作为一种实施方式，第一整流单元122可以
是低功率整流单元，第二整流单元123可以是高功率整流单元。

[0040] 第一选择单元121与天线110、第一整流单元122、第二整流单元123及控制模块150均电连接，第一选择单元121用于在控制模块150的控制下，依据目标整流参数与第一整流
单元122或者第二整流单元123导通，并在导通后将天线110传输的电信号传输至目标整流
参数对应的目标整流单元进行整流。第一选择单元121可以是一选二数据选择器，也可以是
其它的多路选择器，当第一选择单元121为其它的多路选择器时，将选择多路选择器中的两
路分别连接第一整流单元122和第二整流单元123即可。

[0041] 于本发明的其它实施例中，第一选择单元121还可以是单刀双掷开关，当第一选择单元121为单刀双掷开关时，电路的连接关系会适应性变化，第一选择单元121与第一整流
单元122或者第二整流单元123电连接，在同一时刻点，第一选择单元121只与第一整流单元
122和第二整流单元123中的一个存在电连接关系。

[0042] 需要说明的是，在控制模块150未设置目标整流参数时，第一选择单元121可导通第一整流单元122和第二整流单元123中的一个，具体地，第一选择单元121与第二整流单元
123电连接，第一选择单元121与第二整流单元123导通。

[0043] 第一整流单元122与第一选择单元121、负载模块130电连接，用于当目标整流单元为第一整流单元122时，对第一选择单元121传输过来的电信号进行整流。

[0044] 请参阅图3，第一整流单元122包括第一整流电路1221和第一低通滤波器1222，第一整流电路1221和第一低通滤波器1222电连接，且第一整流电路1221与第一选择单元121
电连接，第一低通滤波器1222与负载模块130电连接。第一整流电路1221用于对第一选择单
元121传输过来的电信号进行初步整流，第一低通滤波器1222用于对过经过初步整流后的
电信号进行滤波后，得到整流滤波后(后简称“整流”)的电信号并传输至负载模块130。

[0045] 第一整流电路1221包括第一匹配电路12211和第一整流管电路12212，第一匹配电路12211与第一整流管电路12212电连接，第一匹配电路12211与第一选择单元121电连接，
第一整流管电路12212与第一低通滤波器1222电连接。

[0046] 请参阅图4，第一匹配电路12211包括第一电容C1、第一传输线TL1、第二传输线TL2及第三传输线TL3，第一整流管电路12212包括第一二极管D1和第二二极管D2；第一选择单
元121、第一电容C1、第二传输线TL2、第二二极管D2及第一低通滤波器1222依次电连接，第
一电容C1的一端与第一选择单元121电连接，第一电容C1的另一端与第二传输线TL2的一端
电连接，第二传输线TL2的一端还与第一传输线TL1(的一端)电连接，第二传输线TL2的另一
端与第三传输线TL3(的一端)电连接，且与第一二极管D1的阴极、第二二极管D2的阳极均电
连接，第一二极管D1的阳极接地，第二二极管D2的阴极与第一低通滤波器1222电连接。第一
传输线TL1的另一端与第三传输线TL3的另一端均悬空。

[0047] 第二整流单元123与第一选择单元121、负载模块130电连接，用于当目标整流单元为第二整流单元123时，对第一选择单元121传输过来的电信号进行整流。

[0048] 第二整流单元123包括第二整流电路1231和第二低通滤波器1232，第二整流电路1231和第二低通滤波器1232电连接，且第二整流电路1231与第一选择单元121电连接，第二
低通滤波器1232与负载模块130电连接。第二整流电路1231用于对第一选择单元121传输过
来的电信号进行初步整流，第二低通滤波器1232用于对过经过初步整流后的电信号进行滤
波后，得到整流滤波后(后简称“整流”)的电信号并传输至负载模块130。

[0049] 第二整流电路1231包括第二匹配电路12311和第二整流管电路12312，第二匹配电路12311与第一选择单元121电连接，第二匹配电路12311通过第二整流管电路12312电连接
到地，且第二匹配电路12311与第二低通滤波器1232电连接。

[0050] 请参阅图5，第二匹配电路12311包括第二电容C2、第四传输线TL4、第五传输线TL5、第六传输线TL6、第七传输线TL7、第八传输线TL8、第九传输线TL9及第十传输线TL10，
第二整流管电路12312包括第三二极管D3和第四二极管D4；第一选择单元121、第二电容C2、
第四传输线TL4、第八传输线TL8及第二低通滤波器1232依次电连接，第二电容C2的一端与
第一选择单元121电连接，第二电容C2的另一端与第四传输线TL4的一端电连接，第四传输
线TL4的一端还与第五传输线TL5(的一端)电连接，第四传输线TL4的另一端与第六传输线
TL6(的一端)、第七传输线TL7的一端以及第八传输线TL8的一端均电连接，第七传输线TL7
的另一端与第三二极管D3的阴极电连接，第三二极管D3的阳极接地，第八传输线TL8的另一
端与第九传输线TL9(的一端)、第十传输线TL10的一端以及第二低通滤波器1232均电连接，
第十传输线TL10的另一端与第四二极管D4的阴极电连接，第四二极管D4的阳极接地。第五
传输线TL5的另一端、第六传输线TL6的另一端、以及第九传输线TL9的另一端均悬空。

[0051] 负载模块130与整流模块120、分压模块140以及控制模块150均电连接，且负载模块130与储能装置200电连接，负载模块130用于在控制模块150的控制下与整流模块120进
行阻抗匹配，以使整流后的电信号对应的输出功率最大传输至储能装置200中进行存储。

[0052] 负载模块130包括第二选择单元131和电阻阵列132，第二选择单元131和电阻阵列132电连接，第二选择单元131与控制模块150、整流模块120均电连接，电阻阵列132与储能
装置200电连接，电阻阵列132包括多个电阻，且多个电阻均与第二选择单元131电连接。

[0053] 第二选择单元131与电阻阵列132、整流模块120和控制模块150均电连接，用于在控制模块150的控制下与电阻阵列132中的目标电阻导通，以对负载模块130的阻值进行调
整。目标电阻可以是电阻阵列132中的一个或者多个电阻。第二选择单元131可以是多路选
择器，例如，型号可以为SN74CBTLV3251的一选八选择芯片。请参阅图6，SN74CBTLV3251芯片
包括S0输入端、S1输入端、S2输入端、 输入端、B1输出端、B2输出端、B3输出端、B4输出
端、B5输出端、B6输出端、B7输出端及B8输出端。S0输入端、S1输入端、S2输入端和 输入
端均与控制模块150电连接，B8输出端和B7输出端之间连接有第一电阻R1，B7输出端和B6输
出端之间连接有第二电阻R2，B6输出端和B5输出端之间连接有第三电阻R3，B5输出端和B4
输出端之间连接有第四电阻R4，B4输出端和B3输出端之间连接有第五电阻R5，B3输出端和
B2输出端之间连接有第六电阻R6，B2输出端和B1输出端之间连接有第七电阻R7，B1输出端
通过第八电阻R8电连接到地。

[0054] 于本发明的其它实施例中，第二选择单元131还可以是单刀八掷开关，当第二选择单元131为单刀八掷开关时，电路的连接关系会适应性变化，第二选择单元131与电阻阵列
132中的一个电阻电连接，即在同一时刻点，第二选择单元131只与电阻阵列132中的一个电
阻电连接。

[0055] 分压模块140与负载模块130、控制模块150均电连接，控制模块150的输入端通过分压模块140获取负载模块130对应的分压信号。请参阅图7，分压模块140包括第一分压电
阻Rs1和第二分压电阻Rs2，第一分压电阻Rs1的一端电连接到负载模块130，第一分压电阻
Rs1的另一端串联第二分压电阻Rs2接地，控制模块150的输入端电连接到第一分压电阻Rs1
和第二分压电阻Rs2之间以获取分压信号。端口1为输出电压端口，端口2为控制模块150连
接端口。由于第一分压电阻Rs1和第二分压电阻Rs2的比例的固定的，那么检测到负载模块
130对应的分压信号，就可以得到负载模块130中目标电阻对应的输出电压，输出电压＝分
压信号*(Rs1+Rs2)/Rs2。

[0056] 控制模块150与整流模块120、负载模块130、分压模块140均电连接，用于通过分压模块140获取负载模块130对应的分压信号，并依据该分压信号设置整流模块120的目标整
流参数以对电信号进行整流、以及依据分压信号对负载模块130的阻值进行调整，使得负载
模块130的阻值与整流模块120进行阻抗匹配，以使整流后的电信号对应的输出功率最大。

[0057] 具体地，控制模块150将分压信号与电压阈值进行比较，当分压信号小于分压阈值时，将目标整流参数设置为第一整流参数，当分压信号值大于或者等于分压阈值时，将目标
整流参数设置为第二整流参数。控制模块150内预先存储有分压信号和负载阻值的一一对
应关系，控制模块150依据检测到的分压信号找到其对应的负载阻值，以对负载模块130的
阻值进行调整。

[0058] 控制模块150包括微控制器151和唤醒时钟单元152，微控制器151和唤醒时钟单元152电连接，微控制器151与分压模块140、整流模块120及负载模块130均电连接。

[0059] 微控制器151与分压模块140、整流模块120及负载模块130均电连接，用于通过分压模块140获取负载模块130对应的分压信号，并依据该分压信号设置整流模块120的目标
整流参数以对电信号进行整流、以及依据分压信号对负载模块130的阻值进行调整，使得负
载模块130的阻值与整流模块120进行阻抗匹配，以使整流后的电信号对应的输出功率最
大。

[0060] 作为一种实施方式，微控制器151可以是一种集成电路芯片，具有信号处理能力，微控制器151可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、网络
处理器(Network Processor，NP)等，还可以是数字信号处理器、专用集成电路、现场可编程
门阵列或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。例如，微控
制器151可以是，但不限于STC32L152C8T6系列的单片机。

[0061] 唤醒时钟单元152与微控制器151电连接，用于按照预设时间间隔唤醒微控制器151。预设时间间隔可以是用户自定义的时间间隔，例如，10s。唤醒时钟单元152定时发送唤
醒信号至微控制器151以唤醒微控制器151，当微控制器151接收到唤醒信号后开始进入工
作状态，执行获取分压信号，并依据分压信号设置整流模块120的目标整流参数和对负载模
块130的阻值进行调整，并持续一段时间，然后进入休眠状态，直至下一个唤醒信号的到来，
微控制器151继续重复上述操作以降低微控制器151的能量消耗。

[0062] 本发明实施例所提供的工作原理是：电磁能量转换装置100中，天线110将接收到的电磁信号转换为电信号并通过整流模块120转换为直流电信号后传输至负载模块130，控
制模块150通过分压模块140检测负载模块130对应的分压信号，并依据分压信号设置整流
模块120的目标整流参数以对电信号进行整流、以及依据分压信号对负载模块130的阻值进
行调整后与整流模块120进行阻抗匹配，以使整流后的电信号对应的输出功率最大传输至
储能装置200中进行存储。

[0063] 请参阅图8，本发明实施例还提供一种电磁能量转换系统10，包括上述的电磁能量转换装置100、以及储能装置200，储能装置200与电磁能量转换装置100电连接，储能装置
200将电磁能量转换装置100传输过来的整流后的电信号进行存储。

[0064] 储能装置200用于将电磁能量转换装置100传输过来的电信号进行存储，储能装置200可以是，但不限于电感器、电容器和超导储能器等。

[0065] 综上所述，本发明提供的电磁能量转换装置及系统，控制模块通过分压模块检测负载模块对应的分压信号，并依据分压信号设置整流模块的目标整流参数以对电信号进行
整流、以及依据分压信号对负载模块的阻值进行调整后与整流模块进行阻抗匹配，以使整
流后的电信号对应的输出功率最大，并将整流后的电信号传输至储能装置中进行存储。与
现有技术相比，本发明实施例提供的电磁能量转换系统及装置具有以下有益效果：①依据
负载模块对应的分压信号来进行确定目标整流参数，进行选择出合适的目标整流单元对电
信号进行整流，以适应不同的电磁信号；②为降低整个控制器的功率消耗，其中微控制器采
用工作、休眠两种状态进行监测和控制。在工作状态，电磁能量转换装置实时检测分压并设
置整流模块的目标整流参数和负载模块的阻值；在休眠状态，降低能量消耗，唤醒时钟单元
定期提供唤醒信号，恢复微控制器工作。

[0066] 需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存
在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖
非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要
素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备
所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在
包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

[0067] 以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修
改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在
下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需
要对其进行进一步定义和解释。