本文關鍵詞：微波輸能系統(tǒng)中整流天線關鍵技術研究

  更多相關文章： 微波輸能 整流天線 基片集成波導 大動態(tài) 多級整流

【摘要】：空間無線能量傳輸方法主要有激光輸能和微波輸能,微波輸能因具有空間損耗較小、轉(zhuǎn)換效率較高等優(yōu)勢受到越來越多研究者的重視,目前廣泛應用于無人機無線輸能、飛艇能量傳輸和機器人無線輸能等較遠距離的能量傳輸。整流天線作為微波輸能系統(tǒng)中的接收前端,影響著整個系統(tǒng)的傳輸、轉(zhuǎn)換效率。對微波輸能應用中,機動平臺接收到的微波能量變化范圍大,如何在大動態(tài)輸入條件下確保整流天線的整流效率是目前的一大技術難題。本文在現(xiàn)有整流天線的研究基礎上,針對大動態(tài)輸入條件下整流天線的應用需求,對接收天線和整流電路進行了如下研究:①深入分析了微波輸能系統(tǒng)理論。由于接收天線和整流電路是微波輸能系統(tǒng)中整流天線的主要組成部分,首先對整流天線的輻射機理與效率等理論進行分析,然后對整流二極管理論進行了詳細的介紹,利用解析方法分別給出了理想情況下整流二極管的整流效率隨輸入功率及輸出阻抗變化的閉合公式。②設計了一個雙頻雙極化天線。鑒于基片集成波導(Substrate integrated waveguide-SIW)具有良好的互耦抑制、阻抗匹配及寬角掃描的性能,SIW天線在陣列天線中的應用引起了廣泛關注。本文基于SIW腔體天線,結(jié)合超材料及分形技術,設計了一個小型化雙頻雙極化天線,該天線具有兩個饋電端口,利用兩個互補諧振環(huán)(Complementary Split Ring Resonator-CSRR)結(jié)構(gòu)實現(xiàn)了輻射體與傳輸線之間的耦合,這種耦合方式減小了兩個頻段間的干擾。天線的仿真和實測結(jié)果表明,該天線適用于微波輸能系統(tǒng)中整流天線陣列的應用。③提出了一種大動態(tài)微波能量轉(zhuǎn)換為直流的電路方案。傳統(tǒng)的整流電路需針對某特定輸入功率設計匹配電路,而阻抗失配產(chǎn)生回波損耗大大降低整個微波輸能系統(tǒng)的效率,本文針對機動平臺微波輸能中大動態(tài)輸入背景提出了一種大動態(tài)微波能量轉(zhuǎn)換為直流的電路方案。該電路通過對失配反射波進行多級整流,提高整流效率,并能有效阻止反射波傳輸回接收端,避免反射波通過接收天線輻射出去而產(chǎn)生的二次輻射問題。為了驗證方案正確性,本文制作了實驗電路,通過與傳統(tǒng)型電路的實測對比,結(jié)果表明,該方案可有效的工作于大動態(tài)微波能量的轉(zhuǎn)換。
【關鍵詞】：微波輸能 整流天線 基片集成波導 大動態(tài) 多級整流
【學位授予單位】：重慶大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TN820
【目錄】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-8
• 1 緒論8-11
• 1.1 研究背景和意義8
• 1.2 研究概況8-10
• 1.2.1 國外研究概況8-9
• 1.2.2 國內(nèi)研究概況9-10
• 1.3 本文研究目的及結(jié)構(gòu)10-11
• 2 微波輸能系統(tǒng)中整流天線的基本理論11-23
• 2.1 微波輸能系統(tǒng)的基本概念11-12
• 2.2 微波輸能系統(tǒng)中各單元的基本理論12-21
• 2.2.1 整流天線的基本理論12-13
• 2.2.2 天線及微帶天線的基本理論13-16
• 2.2.3 整流電路的基本理論16-17
• 2.2.4 整流二極管的原理17-21
• 2.3 本章小結(jié)21-23
• 3 接收天線的設計與實現(xiàn)23-46
• 3.1 基片集成波導的應用研究23-31
• 3.1.1 基片集成波導特性及應用研究23-29
• 3.1.2 基片集成波導腔體的諧振特性29-31
• 3.2 分形結(jié)構(gòu)在天線中的應用31-35
• 3.3 縫隙耦合技術在微帶天線中的應用35-39
• 3.3.1 縫隙饋電結(jié)構(gòu)及特性35-38
• 3.3.2 常見的耦合縫隙結(jié)構(gòu)38-39
• 3.4 基于集成波導技術的雙頻縫隙耦合天線的研究39-45
• 3.4.1 天線的結(jié)構(gòu)分析和設計39-40
• 3.4.2 分形結(jié)構(gòu)對天線的影響40-41
• 3.4.3 縫隙耦合對天線的影響41-43
• 3.4.4 雙頻集成波導天線的測試結(jié)果43-45
• 3.5 本章小結(jié)45-46
• 4 整流電路的設計46-54
• 4.1 整流電路的設計構(gòu)架46-49
• 4.2 肖特基二極管的分析49-50
• 4.3 大動態(tài)微波能量轉(zhuǎn)換直流電路的設計50-53
• 4.4 本章小結(jié)53-54
• 5 總結(jié)與展望54-56
• 5.1 本文的工作總結(jié)54
• 5.2 未來展望54-56
• 致謝56-57
• 參考文獻57-60
• 附錄60
• A.作者在攻讀學位期間發(fā)表的論文及專利目錄60
• B.作者在攻讀學位期間參加的科研工作60

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本文編號：919528