本发明涉及tcpa(transient coherent perfect absorption，即瞬态相干完美吸收)功率传输，尤其涉及一种基于瞬态相干完美吸收的脉冲功率传输系统。
背景技术：
1、瞬态相干完美吸收是一种前沿的物理现象，可以在特定的条件下实现对能量的完全吸收。tcpa的核心在于利用干涉原理，通过控制不同波的相位和振幅，使得入射波和反射波之间相互干涉，达到完全吸收的效果。这一现象最早在光学和量子力学中被提出和研究，现已扩展到更广泛的应用领域。在tcpa系统中，通过精确调整电路或材料中的元件参数，如光学薄膜的厚度、材料的折射率以及电路的组件设置等，可以实现对特定频率和时间窗口内电磁波的完全吸收。这样，系统在该特定条件下能够最大限度地利用电磁波中的能量，减少能量的反射和透射，达到理想的吸收效果。tcpa不仅在科学研究中具有重要的应用前景，也在实际技术中展示了其潜力，如在高效光学传感器、光通信和wpt中。
2、传统的功率传输方案存在以下技术问题：
3、传统的基于rlc谐振器的功率传输等效电路图如附图1(a)所示，其中功率源连接到rlc谐振器，l、c分别表示谐振器的电感和电容。和t＝2π/ω0分别是谐振器的固有频率和周期。r(zs)及其相关的γ＝r/2l(γs＝zs/2l)分别表示负载(源)的阻抗和损耗率。相应的动力学方程可以表示为：
4、
5、谐振器的振幅为a＝at+as，其中，倏逝波和稳态波as＝aseiωt，倏逝波和稳态波产生的瞬态反射系数为s-＝st+ss，其中，倏逝反射波和稳态反射波分别表示为和归一化反射率可以表示为|s11|2＝|s-/s+|2。
6、对于阻抗匹配的理想情况下,传统的稳态功率传输系统的传输效率最高为50％。对于电源与rlc谐振器之间阻抗不匹配的系统(γs≠γ)，源发出的为正弦信号。实际上，瞬态响应at占整个传输过程的很小一部分，大约7.5个周期，如附图1(b)中的灰色阴影部分所示，而主要功率传输是通过稳态响应实现的。由于系统中的阻抗不匹配，稳态响应在附图1(c)中表现出极高的反射率，tcpa的位置如附图1(c)中箭头位置所示。大量的能量储存在电容器c和电感l中，并相互转换，不会传输到负载r。因此，负载仅接收到少量能量pγ＝2γ|a|2，大部分能量被源阻抗pγs＝2γs|a|2消耗，导致极低的传输效率：χ＝pγ/(pγ+pγs)≈4.76％。因此，阻抗不匹配对功率传输极为不利。
7、在瞬态响应期间，由于倏逝反射波和稳态反射波之间的瞬态相干，发生了tcpa，如附图1(c)中所示：
8、
9、其中η＝γs/γ表示阻抗不匹配因子。
10、由于阻抗失配的存在,稳态响应期间系统具有极高的反射率,且大部分能量被源阻抗消耗，导致系统的负载功率和传输效率均十分低下。因此，需要提供一种基于瞬态相干完美吸收的脉冲功率传输系统，能够解决现有技术中传统稳态传输系统中功率和效率低下的问题。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种基于瞬态相干完美吸收的脉冲功率传输系统，能够解决现有技术中传统稳态传输系统中功率和效率低下的问题。
2、本发明是这样实现的：
3、一种基于瞬态相干完美吸收的脉冲功率传输系统，包括功率源、第一电感、电容器、负载、第二电感和单刀双掷开关；第一电感、电容器和负载构成第一rlc谐振器，功率源连接至第一rlc谐振器；单刀双掷开关的单刀端连接在第一电感与电容器之间，单刀双掷开关的双掷端分别与第一电感和第二电感连接，使第二电感能与电容器和负载构成第二rlc谐振器；通过单刀双掷开关周期性开关形成连续的脉冲功率传输。
4、所述的第二电感的电感值为：l2＝l1/50。
5、tcpa发生在tcpa＝8.79μs,所述的单刀双掷开关k的开关时间为tm＝1.51tcpa和τm＝3.02tcpa，即在时间t∈[0,tm)，功率源与第一rlc谐振器连接，为充电阶段，在时间t∈[tm,τm]，功率源与第二rlc谐振器连接，为放电阶段。
6、所述的脉冲功率传输系统中，平均反射率为0.19，负载r的平均功率为3.4w，源阻抗zs的平均功率平均功率降低为3w，传输效率提高到53.1％。
7、缩短放电时间,使得τm时刻电容器c中留存的能量a0作为下一充电阶段的电路初始值，以此来调节tcpa的位置，减少初始的反射率，将所述的脉冲功率传输系统的负载功率提升至8.1w，源阻抗zs的平均功率降低为8.8w，传输效率维持在47.9％。
8、缩短放电时间为τm＝6.64μs,使得τm时刻电容器c中留存的能量为a0＝-3.27×10-3，作为下一充电阶段的电路初始值，tcpa发生在tcpa＝6.23μs；将充电时间设置为tm＝2.13tcpa＝13.3μs，使功率源的输入在每个周期中保持连续。
9、优化后的所述的脉冲功率传输系统的平均反射率为0.09，负载的平均功率pγ提升至8.1w，传输效率维持在47.9％。
10、本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：
11、1、本发明由于设有第二电感和单刀双掷开关，利用单刀双掷开关在第一rlc谐振器与第二rlc谐振器之间的周期性开关切换，实现连续的脉冲功率传输，可显著降低功率传输系统的反射率，提高负载功率和传输效率，且充放电时间的控制更灵活、简单。
12、2、本发明通过单刀双掷开关的开关时间调整，首次从时域的角度分析，利用最新的瞬态相干机制,在维持高传输效率的情况下,显著减少初始的反射率，大幅提高了负载的平均功率，达到优化脉冲功率传输系统的目的。
13、3、本发明的系统结构简单易于操作，不仅能够推动阻抗匹配的应用，还能够为未来能源传输和利用提供更为高效的解决方案。
1.一种基于瞬态相干完美吸收的脉冲功率传输系统，其特征是：包括功率源、第一电感l1、电容器c、负载r、第二电感l2和单刀双掷开关k；第一电感l1、电容器c和负载r构成第一rlc谐振器，功率源连接至第一rlc谐振器；单刀双掷开关k的单刀端连接在第一电感l1与电容器c之间，单刀双掷开关k的双掷端分别与第一电感l1和第二电感l2连接，使第二电感l2能与电容器c和负载r构成第二rlc谐振器；通过单刀双掷开关k周期性开关形成连续的脉冲功率传输。
2.根据权利要求1所述的基于瞬态相干完美吸收的脉冲功率传输系统，其特征是：所述的第二电感l2的电感值为：l2＝l1/50。
3.根据权利要求1所述的基于瞬态相干完美吸收的脉冲功率传输系统，其特征是：tcpa发生在tcpa＝8.79μs,所述的单刀双掷开关k的开关时间为tm＝1.51tcpa和τm＝3.02tcpa，即在时间t∈[0,tm)，功率源与第一rlc谐振器连接，为充电阶段，在时间t∈[tm,τm]，功率源与第二rlc谐振器连接，为放电阶段。
4.根据权利要求1所述的基于瞬态相干完美吸收的脉冲功率传输系统，其特征是：所述的脉冲功率传输系统中，平均反射率为0.19，负载r的平均功率为3.4w，源阻抗zs的平均功率平均功率降低为3w，传输效率提高到53.1％。
5.根据权利要求1所述的基于瞬态相干完美吸收的脉冲功率传输系统，其特征是：缩短放电时间,使得τm时刻电容器c中留存的能量a0作为下一充电阶段的电路初始值，以此来调节tcpa的位置，减少初始的反射率，将所述的脉冲功率传输系统的负载功率提升至8.1w，源阻抗zs的平均功率降低为8.8w，传输效率维持在47.9％。
6.根据权利要求5所述的基于瞬态相干完美吸收的脉冲功率传输系统，其特征是：缩短放电时间为τm＝6.64μs,使得τm时刻电容器c中留存的能量为a0＝-3.27×10-3，作为下一充电阶段的电路初始值，tcpa发生在tcpa＝6.23μs；将充电时间设置为tm＝2.13tcpa＝13.3μs，使功率源的输入在每个周期中保持连续。
7.根据权利要求6所述的基于瞬态相干完美吸收的脉冲功率传输系统，其特征是：优化后的所述的脉冲功率传输系统的平均反射率为0.09，负载的平均功率提升至8.1w，传输效率维持在47.9％。
