隨著無線傳感器和物聯(lián)網(wǎng)的普及應(yīng)用,空間電磁能量收集技術(shù)作為一種便捷、智能的新型供電方式受到了越來越多的關(guān)注。電磁能量收集概念最早是為了提升空間太陽能的利用率提出,通過衛(wèi)星收集空間太陽能并通過電磁信號遠(yuǎn)距離無線傳輸回地球。當(dāng)然該技術(shù)后續(xù)還被應(yīng)用到傳感器無線供電和無人機(jī)能量驅(qū)動等領(lǐng)域。微波能量收集技術(shù)可以解決有線能量傳輸?shù)闹T多缺點(diǎn),實(shí)現(xiàn)更智能、更便捷的能量可持續(xù)傳輸,可突破性的解決很多實(shí)際問題。其中接收天線和整流電路是微波能量收集系統(tǒng)中最關(guān)鍵的研究部分。本文在對國內(nèi)外微波能量收集相關(guān)文獻(xiàn)研究調(diào)研的基礎(chǔ)上,針對可在大動態(tài)范圍情況下實(shí)現(xiàn)高效率能量收集的整流電路和接收天線進(jìn)行了研究,保證整體尺寸小型化的同時,可在大動態(tài)范圍內(nèi)都具有良好的能量收集效率,主要研究和創(chuàng)新的內(nèi)容如下:一、研究基于二極管的整流原理和其整流效率隨輸入功率的變化關(guān)系。基于X波段,本文選取多種二極管采用并聯(lián)整流和串聯(lián)整流兩種電路結(jié)構(gòu)進(jìn)行仿真并開展實(shí)驗(yàn)研究,根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證相關(guān)理論,并選取合適的二極管型號和整流電路結(jié)構(gòu)。二、為了實(shí)現(xiàn)大動態(tài)范圍的整流,尤其是在輸入功率較高的情況下保證整流管不被擊毀且具有良好的整流效率。本文研究采用4... 

【文章來源】：電子科技大學(xué)四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

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【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

微波輸能系統(tǒng)示意圖

電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文2整流天線是微波輸能系統(tǒng)中最關(guān)鍵的部件之一，其是由接收天線和整流電路組成，相關(guān)性能影響整個系統(tǒng)的傳輸效率。實(shí)際應(yīng)用中的整流天線受到許多特定因素的阻礙，其中一個主要因素是空間中的射頻能量功率處于一個不穩(wěn)定的動態(tài)范圍，在輸入功率不穩(wěn)定的情況下，接收端很難高效捕獲電磁信號并轉(zhuǎn)換為電能供用電端使用。因此研究如何對空間中寬功率動態(tài)范圍變化的射頻能量進(jìn)行高效率收集，具有廣泛的應(yīng)用前景和實(shí)用價值，是未來微波能量收集技術(shù)的重要發(fā)展趨勢之一。1.2微波能量傳輸系統(tǒng)及微波能量收集簡介1.2.1微波能量傳輸系統(tǒng)微波能量收集由微波能量傳輸發(fā)展而來，是微波能量傳輸?shù)囊徊糠�。微波輸能系統(tǒng)主要組成部分有：發(fā)射系統(tǒng)、空間傳輸和接收系統(tǒng)。這三個系統(tǒng)基于不同技術(shù)卻又彼此相連，下圖1-2給出了基本拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖。最左邊部分是發(fā)射系統(tǒng)，將直流電通過微波功率發(fā)射器轉(zhuǎn)換為電磁波，然后發(fā)射天線將其發(fā)射出去；中間部分是空間傳輸，微波在空間傳輸隨著距離的增加會產(chǎn)生越來越大的散射損耗，目前主要采取聚焦等手段提高其空間傳輸效率；最右邊部分是接收系統(tǒng)，整流天線負(fù)責(zé)接收電磁波并將其轉(zhuǎn)化為直流能量供用電終端使用。圖1-2微波輸能系統(tǒng)基本構(gòu)成微波能量傳輸系統(tǒng)的總體效率MPT由發(fā)射系統(tǒng)效率t，空間傳輸效率s和接收系統(tǒng)效率r三部分決定，三者之間關(guān)系為：MPTtsr(1-1)發(fā)射系統(tǒng)效率t主要和微波功率發(fā)生器將直流轉(zhuǎn)換為射頻信號的效率和發(fā)射天線輻射效率有關(guān)；影響空間傳輸效率s的因素較多，除了傳輸系統(tǒng)收發(fā)天線的性能，還需要考慮空間環(huán)境對微波傳輸?shù)挠绊懀?0世紀(jì)60年代Goub和Degenford

第一章緒論3等人對微波空間傳播的效率s進(jìn)行了理論推算和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，其中s的計(jì)算形式為[13-15]：21100%se(1-2)其中為：trAAD(1-3)式中rA，tA是系統(tǒng)中收發(fā)天線等效的有效口徑面積，是傳輸電磁波的波長，D是收發(fā)系統(tǒng)之間的能量傳輸距離。影響接收系統(tǒng)效率r的主要是整流效率（射頻轉(zhuǎn)化為直流效率）和直流到用電終端效率。接收系統(tǒng)一般根據(jù)傳輸能量功率的大小分為單個整流天線或者整流天線陣列。采用單個整流天線的接收系統(tǒng)一般在用電終端前加上穩(wěn)壓模塊；接收天線若采用整流天線陣列，在穩(wěn)壓的基礎(chǔ)上還需要考慮直流合成等問題，這些都會影響接收系統(tǒng)的最終效率r。1.2.2微波能量收集微波能量收集屬于微波能量傳輸系統(tǒng)中的接收系統(tǒng)范疇。整流天線是微波能量收集的核心部件，主要由接收天線、匹配網(wǎng)絡(luò)和整流電路等部分組成，微波能量收集的基本拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖1-3所示。圖1-3微波能量收集基本構(gòu)成接收天線主要負(fù)責(zé)接收空間中的微波能量，整流電路負(fù)責(zé)將接收到的微波能量轉(zhuǎn)化為直流。為了達(dá)到最佳的射頻-直流轉(zhuǎn)化效率，需要在接收天線和整流電路之間加入阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)（使源/負(fù)載匹配更好，減少阻抗失配導(dǎo)致的損耗）和輸入濾波器（選擇需要進(jìn)行整流的微波能量），在整流電路輸出端加載輸出濾波（反

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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本文編號：3610250