微波輸能中Ka波段整流天線的研究與實現(xiàn).pdf

1、近年來,隨著在全世界范圍內人們對能源的需求量與日俱增,傳統(tǒng)能源面臨枯竭的危機。面對全球性能源危機愈演愈烈,開發(fā)與利用空間太陽能得到前所未有的重視,隨著空間太陽能衛(wèi)星這一概念的提出,人類全面開發(fā)利用空間太陽能將逐漸成為現(xiàn)實。微波輸能技術是太陽能衛(wèi)星中的關鍵技術,其主要應用也在于此。此外,微波輸能技術在其他領域也獲得了廣泛應用,如高空飛行器、惡劣環(huán)境的電力供應和低功率密度應用等。因此,對微波輸能技術的研究己經(jīng)變得越來越有應用潛力和實際意義。

2、
　　整流天線是微波輸能系統(tǒng)中的關鍵器件,它是由接收天線和整流電路兩部分組成。在Ka波段中,35GHz為典型的大氣窗口頻率,該頻率電磁波穿過大氣層時衰減較小,表現(xiàn)為較少被反射、吸收和散射,傳輸效率高。此外,相對于傳統(tǒng)微波頻段,如S波段、C波段的整流天線,Ka波段整流天線具有明顯的體積優(yōu)勢。鑒于以上原因,本文選擇35GHz作為整流天線的中心頻率。
　　本文的主要工作包括:
　　1.設計并實現(xiàn)了兩款 Ka波段的微帶接收天線

3、,其工作頻率均為35GHz?；谖зN片天線設計原理、T型接頭和饋電網(wǎng)絡模擬仿真,借助于電磁仿真軟件HFSS,陣列天線的設計得以完成并實現(xiàn)。2×2陣列天線測試達到了13.9dB的增益以及1.45GHz的帶寬;4×4陣列天線測試達到了19.8dB的增益以及1.85GHz的帶寬。
　　2.設計并實現(xiàn)了兩款 Ka波段的整流電路,其工作頻率均為35GHz?；?S參數(shù)、諧波平衡、參數(shù)優(yōu)化等模擬仿真,設計并實現(xiàn)了兩款高效的整流電路。為了便于

4、整流天線的系統(tǒng)仿真優(yōu)化,可將接收天線等效成內阻與接收天線輸入阻抗相等的功率源,該功率源作為整流電路的信號源。該部分的工作重點在于分析不同頻率、不同輸入功率時整流電路的轉換效率。
　　針對兩款整流電路,對相同輸入功率以及不同輸入功率間的仿真轉換效率和實測轉換效率進行了比較,并對觀察到的現(xiàn)象做了合理分析。對于串聯(lián)整流電路,在工作頻率為35GHz,輸入功率為18dBm的條件下實現(xiàn)了55％的最高轉換效率;而對于并聯(lián)整流電路,在工作頻率為3