微波無線能量傳輸?shù)孛嫜菔鞠到y(tǒng)研究.pdf

1、隨著傳統(tǒng)能源的匱乏，開發(fā)利用太陽能被人們越來越重視，因而提出了以微波無線輸能作為關(guān)鍵技術(shù)的空間太陽能衛(wèi)星電站。微波無線輸能是以微波的形式進(jìn)行能量傳輸，隨著它在許多其他領(lǐng)域的應(yīng)用，對它的研究也越來越有實際意義。微波無線輸能技術(shù)包括:微波發(fā)射機(jī)、波束控制、微波發(fā)射接收天線、微波整流電路和組陣技術(shù)。本文對微波無線輸能的系統(tǒng)架構(gòu)、傳輸效率分析研究，重點設(shè)計了收發(fā)天線和整流電路，最終對整個系統(tǒng)進(jìn)行測試。具體內(nèi)容如下:
　　首先以因能源問題提

2、出空間太陽能衛(wèi)星的構(gòu)想為背景，引出無線能量傳輸技術(shù)，概述無線能量傳輸技術(shù)的定義和分類，通過列舉多個無線能量傳輸?shù)膽?yīng)用來說明研究該技術(shù)的意義;緊接著敘述微波無線能量傳輸技術(shù)的發(fā)展歷程和一些重要的技術(shù)突破，并說明該技術(shù)在國內(nèi)的發(fā)展，進(jìn)而分析討論微波無線輸能系統(tǒng)架構(gòu)，各部分器件的選擇，重點分析系統(tǒng)設(shè)計時要考慮的問題:工作頻率的選擇、傳輸效率與收發(fā)天線之間口徑場分布的關(guān)系、微波無線輸能系統(tǒng)效率分析。根據(jù)分析得出系統(tǒng)效率指標(biāo)分配。
　　然后

3、重點設(shè)計收發(fā)天線、整流電路。根據(jù)對系統(tǒng)的分析，確定發(fā)射天線采用反射面天線并估算其口徑面尺寸，饋源的設(shè)計選用帶反射器的半波振子，加工出實物測量其電場強(qiáng)度隨距離變化的曲線與在接收天線處的場強(qiáng)分布圖。接收天線采用微帶天線陣，根據(jù)微帶天線設(shè)計原理，使用仿真軟件HFSS分別設(shè)計微帶單元、三種陣列單元，并加工實物進(jìn)行測試，然后分析研究陣列單元的排布。對于整流電路，重點分析二極管大信號模型，二極管的輸入阻抗、直流輸出電壓隨輸入功率和負(fù)載的變化情況，并

4、得出在二極管擊穿前，整流效率會隨輸入功率增加而增加的結(jié)論。之后采用HSMS-282C二極管進(jìn)行整流電路的ADS仿真設(shè)計，加工實物測試得其轉(zhuǎn)換效率達(dá)50％，滿足指標(biāo)分配要求。然后分析直流功率合成的原理，設(shè)計加工四路并聯(lián)的整流電路模塊。
　　最后對微波功率源的輸出頻率、發(fā)射天線的幅度相位分布、接收天線接收功率、整流電路的輸出電壓測量，統(tǒng)計數(shù)據(jù)并計算出微波功率源將直流轉(zhuǎn)換為微波的效率，從發(fā)射天線到接收天線之間的傳輸效率，接收整流端將微波