X波段大功率固態(tài)微波整流技術(shù)的研究.pdf

1、化石燃料的使用導(dǎo)致了當(dāng)今人們生活環(huán)境的惡化，并且化石燃料是一種非可再生資源，正面臨著枯竭的危機(jī)。電能作為一種清潔安全能源已經(jīng)得到了廣泛的使用，無(wú)論是日常的家用電器還是新型的電力轎車，亦或是如今流行的無(wú)人機(jī)。然而在如今的生活和生產(chǎn)中，電能一般是通過(guò)導(dǎo)線進(jìn)行傳輸或者是存貯在電池內(nèi)對(duì)設(shè)備進(jìn)行供電，從而限制了移動(dòng)設(shè)備對(duì)電能的使用，因此能量的無(wú)線傳輸?shù)玫搅嗽絹?lái)越廣泛的關(guān)注。無(wú)線能量傳輸有三種主要的實(shí)現(xiàn)方式：微波輻射、感應(yīng)耦合和強(qiáng)磁耦合諧振。三種方

2、式的原理不同，其工作頻率、功率容量、傳輸距離和效率也不盡相同。感應(yīng)耦合與強(qiáng)磁耦合諧振主要應(yīng)用于中短距離的能量傳輸，功率也較小。而微波輻射的輸能方式由于可實(shí)現(xiàn)高聚焦特性，主要應(yīng)用于超長(zhǎng)距離的大功率輸能系統(tǒng)，其應(yīng)用前景十分廣闊。
　　基于微波輻射輸能，本課題主要研究X波段大功率固態(tài)微波整流技術(shù)，結(jié)合功率分配與合成理論最終設(shè)計(jì)一臺(tái)結(jié)構(gòu)緊湊、工作在X波段的寬帶、高效的大功率微波固態(tài)整流樣機(jī)。在X波段的整流效率基本在40％以上，最高能達(dá)到8

3、5%；輸出直流功率在3W到5W范圍內(nèi)。本論文主要工作包括以下內(nèi)容：
　?。?）基于空間功率分配合成網(wǎng)絡(luò)理論，結(jié)合徑向波導(dǎo)具有均勻場(chǎng)分布的特點(diǎn)，研究并提出了一種新穎的徑向波導(dǎo)鰭線陣功率分配網(wǎng)絡(luò)，具有結(jié)構(gòu)緊湊、大功率、損耗小以及多路數(shù)的優(yōu)點(diǎn)；
　　（2）分析了徑向波導(dǎo)與圓波導(dǎo)的工作模式，通過(guò)討論其各個(gè)工作模式下場(chǎng)分布的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一種圓波導(dǎo)TM01-徑向波導(dǎo)TEM模式的過(guò)渡結(jié)構(gòu)；
　　（3）設(shè)計(jì)了一種同軸線-圓波導(dǎo)TM01

4、模式的轉(zhuǎn)換器，以方便對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試。該方案以階梯阻抗變換和場(chǎng)變換理論為基礎(chǔ)，提出了一種正反階梯狀探針結(jié)構(gòu)，該探針可以有效的將同軸線的TEM模式轉(zhuǎn)換為圓波導(dǎo)的TM01模式；
　　（4）設(shè)計(jì)了一款二次諧波抑制濾波器。此濾波器以鰭線為載體，以連續(xù)阻抗變換為理論基礎(chǔ)，利用波紋加載的方法對(duì)鰭線過(guò)渡段進(jìn)行設(shè)計(jì)，使其在基波頻段能夠無(wú)耗傳輸，同時(shí)抑制二次諧波；
　?。?）以鰭線為基本傳輸線設(shè)計(jì)了一款緊湊、高效的整流電路；該電路直接內(nèi)嵌在鰭線