一种简单的极化多样性解调系统设计，用于实现无线电能与信息的同步传输

《IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques》：A Simple Polarization-Diversity Demodulation System Design for Simultaneous Wireless Power and Information Transfer

针对传统无线信息与能量传输中解调后射频能量无法再整流导致效率下降的问题，本文提出了一种基于极化切换的调制方案与双路整流结构。发射端通过天线极化切换传输信息，接收端利用双极化天线和整流器比较输出电压实现解调，在保持高能效转换（64.7%@7dBm）的同时实现9600bps通信（BER<10^-3），系统结构紧凑，适用于物联网等高效低码率场景。

　　

摘要：

传统的无线信息与能量同时传输方法会在射频（RF）频率下对接收到的信号进行解调。这部分射频能量无法再被整流，从而导致能量传输效率降低。为了解决这个问题，本文提出了一种简单的系统配置方案。该系统由发送端（TX）和接收端（RX）两部分组成。通过将通信符号“1”和“0”映射到发射天线的两种正交极化状态上，可以通过切换极化方式来实现信息的传输。在接收端，双极化接收天线将能量传递给双路整流器；通过对两路输出直流电压进行采样和比较，可以解调出信号，并且由于采样组件功耗极低，从而保持较高的能量转换效率（PCE）。实验结果表明，在7 dBm的信号功率下，最佳能量转换效率可达64.7%；在接收9600 bps波特率的调制信号时，效率下降幅度小于1%。使用简单的比较器，数据传输速率可以达到2 Mb/s，误码率（BER）为2.4×10^-3。在发射端，调制过程引起的损耗为0.5 dB。整个系统结构简洁紧凑。这种设计方案非常适合需要高效能量传输和较低数据传输速率的可靠通信应用，例如物联网（IoT）系统。