本文選題：氣動無線供電系統(tǒng)　切入點：磁耦合諧振　出處：《電子科技大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：隨著科技的發(fā)展,氣動技術(shù)因其清潔安全、成本低廉、高速高效等優(yōu)點已逐漸成為生產(chǎn)現(xiàn)場重要的自動化手段。然而隨著無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展,工業(yè)現(xiàn)場的自動化技術(shù)已經(jīng)發(fā)生了翻天覆地的變化,氣動無線供電系統(tǒng)也因此應(yīng)運而生。氣動無線供電系統(tǒng)能夠有效解決氣動技術(shù)在工業(yè)現(xiàn)場因?qū)Ь€、電源所帶來的限制,對氣動系統(tǒng)的現(xiàn)場布局、維護等方面都有重大意義。在氣動無線供電系統(tǒng)中功率放大器有著極其重要的地位,其性能很大程度決定了氣動無線供電系統(tǒng)的傳輸效率、帶載能力以及適用范圍,對實現(xiàn)氣動系統(tǒng)的完全無線化不可或缺。本文以磁耦合諧振式為氣動無線供電系統(tǒng)的技術(shù)路徑,以超寬帶功率放大器為研究對象。通過分析氣動無線供電系統(tǒng)對輸出功率、工作帶寬以及線性度等指標的要求,結(jié)合各類型功放的特點,最終選用了AB類寬帶推挽功率放大器作為本課題的功放設(shè)計類型。根據(jù)輸入功率的大小與輸出功率的要求,確定該功放的級數(shù)為兩級;應(yīng)用傳輸線理論、二端口S參數(shù)、阻抗匹配的斯密斯圓圖以及傳輸線變壓器等理論與技術(shù)方案進行電路設(shè)計;選擇了集總參數(shù)元件與傳輸線變壓組合的形式作為功放的阻抗匹配方案;確定了合理的直流偏置電路、負反饋網(wǎng)絡(luò)以及對應(yīng)的濾波電路,完成了超寬帶功放的原理圖設(shè)計。本文利用ADS射頻仿真軟件進行電路仿真,分析了電路的輸出功率、線性度、穩(wěn)定性以及增益等指標,驗證了設(shè)計的可行性。完成了超寬帶功率放大器的設(shè)計與制作,系統(tǒng)地測試了功放的各個指標:其輸出端能夠輸出100W以上的功率,且能夠兼顧良好的線性度;工作帶寬為2MHz-50MHz,跨越4倍以上的頻程;功率附加效率可達60%以上。本文最終實現(xiàn)了對傳輸距離為30cm的固定端24W以上的無線供電,無線供電系統(tǒng)的總效率達到31.91%,實現(xiàn)了對電氣比例閥及智能手機的無線供電,為無線供電技術(shù)在氣動系統(tǒng)中的工程應(yīng)用提供了參考價值。
[Abstract]:With the development of science and technology, pneumatic technology has gradually become an important automation means in production field because of its advantages of clean and safe, low cost, high speed and high efficiency. However, with the rapid development of wireless sensor network technology, The automation technology in the industrial field has changed dramatically, and the pneumatic wireless power supply system has come into being. The pneumatic wireless power supply system can effectively solve the limitation caused by the conductors and power supply of the pneumatic technology in the industrial field. The power amplifier plays an extremely important role in the pneumatic wireless power supply system, and its performance largely determines the transmission efficiency of the pneumatic wireless power supply system. The capability of load and the range of application are indispensable for the realization of complete wireless pneumatic system. In this paper, the magnetically coupled resonant mode is used as the technical path of the pneumatic wireless power supply system. The UWB power amplifier is taken as the research object. By analyzing the requirements of the pneumatic wireless power supply system for output power, working bandwidth and linearity, and combining the characteristics of various types of power amplifier, Finally, AB type broadband push-pull power amplifier is selected as the design type of the power amplifier in this subject. According to the magnitude of input power and the requirement of output power, the series of the amplifier is determined to be two stages, and the transmission line theory is applied to the two-port S parameter. The theoretical and technical scheme of impedance matching, such as Smith circle diagram and transmission line transformer, is designed, and the combination of lumped parameter element and transmission line transformer is selected as the impedance matching scheme of power amplifier. A reasonable DC bias circuit, a negative feedback network and a corresponding filter circuit are determined, and the schematic design of UWB power amplifier is completed. The output power and linearity of the circuit are analyzed by using ADS RF simulation software. The design and fabrication of UWB power amplifier are completed, and each index of power amplifier is systematically tested: the output end can output more than 100W power, It has good linearity, bandwidth of 2MHz-50MHz, frequency range of more than 4 times, and power addition efficiency of more than 60%. Finally, the wireless power supply of 24W or more at the fixed end of 30cm transmission distance is realized in this paper. The total efficiency of wireless power supply system is 31.91. The wireless power supply to electric proportional valve and smart phone is realized, which provides reference value for the engineering application of wireless power supply technology in pneumatic system.
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TN722.75

【參考文獻】

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本文編號：1596540