全極化微波無線能量接收系統(tǒng)研究.pdf

1、基于微波的無線能量傳輸是以真空或大氣為傳播媒介，以電磁場波的方式遠(yuǎn)場傳遞電能的一類技術(shù)，該技術(shù)不僅在空間太陽能衛(wèi)星電站、空間飛行器之間的能量傳輸?shù)阮I(lǐng)域具備廣闊的應(yīng)用前景，還在移動(dòng)計(jì)算設(shè)備與傳感器的無線供電等低功率應(yīng)用方面獲得持續(xù)關(guān)注，由微波無線能量接收裝置接收功率源發(fā)射的微波或周圍環(huán)境中的電磁波，轉(zhuǎn)化為可利用的直流能量。在上述應(yīng)用領(lǐng)域中，電磁波的極化方向會(huì)是不同且多樣的，單一極化能量接收裝置的微波吸收能力有限，無法適應(yīng)多極化的需求。

2、r>　　本論文提出了一種新型的微波能量接收方法，能夠吸收任意方向極化入射電磁波，并轉(zhuǎn)化為直流能量，該方案由雙線極化諧振單元組成周期陣列平面，并在背后引入射頻功率合成網(wǎng)絡(luò)，分別對接收下來的垂直與水平極化分量進(jìn)行功率合成，創(chuàng)新性地引入了3dB定向耦合器，將等相位不等幅度的垂直與水平極化微波分量重新分配為不等相位等幅度的能量，分別輸入到兩獨(dú)立的整流電路中，轉(zhuǎn)換為直流。由于整流二極管是對輸入功率敏感的非線性器件，整流電路根據(jù)輸入功率而優(yōu)化的，該

3、方案使得任意線極化入射條件下，兩個(gè)整流電路的射頻功率相等，可工作在恒定轉(zhuǎn)換效率上;射頻功率合成電路的使用增大了進(jìn)入整流管的微波功率，提升了能量轉(zhuǎn)換效率。
　　根據(jù)提出的方案，在全波電磁分析軟件與射頻與微波電路設(shè)計(jì)軟件中依次設(shè)計(jì)、仿真優(yōu)化了接收與整流表面，制作了工作頻率為2.325 GHz的實(shí)物，實(shí)驗(yàn)測量結(jié)果表明，在0.15mW/cm2的入射功率密度下，整流天線實(shí)物針對各角度線極化微波的RF-to-DC能量轉(zhuǎn)換效率在57.23％到5