微波輸能是以微波為功率傳輸載體,在空間范圍內(nèi)完成能量的無(wú)線輸送。微波功率傳輸技術(shù)主要涉及三個(gè)環(huán)節(jié),即發(fā)送端將直流能量轉(zhuǎn)換為微波能量、收發(fā)兩端之間的微波能量無(wú)線傳送和接收端將微波能量捕獲并轉(zhuǎn)換為直流輸出。該項(xiàng)技術(shù)被廣泛應(yīng)用于空間太陽(yáng)能電站、臨近空間飛行器等領(lǐng)域,業(yè)已成為國(guó)內(nèi)外研究的重點(diǎn)。論文密切結(jié)合裝備預(yù)研項(xiàng)目“微波輸電MPT及其應(yīng)用”關(guān)鍵技術(shù)之一“微波能量捕獲”需求,以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜環(huán)境下的高效微波能量捕獲為出發(fā)點(diǎn),對(duì)人工電磁媒質(zhì)相關(guān)技術(shù)展開(kāi)研究。本文主要研究?jī)?nèi)容和創(chuàng)新性成果可以概括如下:首先,為了研究人工電磁媒質(zhì)對(duì)微波能量的捕獲吸收機(jī)理,設(shè)計(jì)了兩種能量吸收器結(jié)構(gòu)。從三頻帶吸收器結(jié)構(gòu)入手,對(duì)其表面電流及電磁場(chǎng)分布進(jìn)行分析,揭示了多頻帶能量吸收的形成機(jī)制,即存在有多個(gè)諧振模式。特別地,利用該設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了高階偶極子強(qiáng)諧振。在多頻帶吸收的基礎(chǔ)上,通過(guò)在多諧振結(jié)構(gòu)中加載集總電阻的方式,不僅使吸收帶寬得到擴(kuò)展,而且吸收性能也得到提升。對(duì)寬頻帶吸收器性能進(jìn)行分析得出,集總電阻自身所引發(fā)的能量耗散在整個(gè)能量吸收過(guò)程中起不到關(guān)鍵性的作用。該研究為微波能量收集器的設(shè)計(jì)奠定了基礎(chǔ)。其次,為了研究人工電磁媒質(zhì)對(duì)微波能量的捕獲收集機(jī)理,設(shè)計(jì)了兩種能量收集器結(jié)構(gòu)。以旋轉(zhuǎn)對(duì)稱拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為出發(fā)點(diǎn),對(duì)其表面電流分布進(jìn)行分析,再輔以單元結(jié)構(gòu)內(nèi)部的能量耗散分布狀況,充分表明集總電阻在整個(gè)能量收集過(guò)程起到了至關(guān)重要的作用。該收集器結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)任意極化態(tài)入射波能量的高性能收集。相對(duì)線極化而言,圓極化更適用于運(yùn)動(dòng)物體間的微波能量傳輸。研究了針對(duì)圓極化波的選擇性微波能量收集機(jī)理,實(shí)現(xiàn)了對(duì)右旋圓極化入射波的高效能量收集。該研究對(duì)于微波能量收集系統(tǒng)的小型化和集成化具有指導(dǎo)性意義。最后,傳統(tǒng)天線被用于捕獲微波能量,但其自身存在一定性能缺陷,為此選用人工電磁媒質(zhì)對(duì)傳統(tǒng)天線性能進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。研究了基于圓極化波的同極化反射和交叉極化傳輸機(jī)理,依據(jù)旋轉(zhuǎn)相位梯度原理和廣義斯涅耳定律,構(gòu)建出相位梯度超表面,即可實(shí)現(xiàn)對(duì)反射波/透射波波束方向的靈活調(diào)控。將聚焦超表面與傳統(tǒng)天線進(jìn)行組裝,天線系統(tǒng)的整體性能得到明顯提升。該研究為改善傳統(tǒng)微波器件的性能提供了新的思路。
【學(xué)位單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：O441;TN015
【部分圖文】：

重慶大學(xué)博士學(xué)位論文傳送回地面的大型陣列天線。地面段則是一套具有接收的裝置，經(jīng)過(guò)整流之后的電能再接入現(xiàn)有電網(wǎng)中。們熟知的地面光伏發(fā)電系統(tǒng)而言，空間太陽(yáng)能電站系統(tǒng)具備不受氣候條件變化影響、晝夜電力供應(yīng)輸出相對(duì)穩(wěn)定層面具備擁有向特定區(qū)域任何地點(diǎn)穩(wěn)定地提供清潔能源能電站系統(tǒng)包括空間聚光、光伏發(fā)配電、直流到微波的輸、微波到直流的轉(zhuǎn)換、饋入電網(wǎng)等六個(gè)環(huán)節(jié)。

二次世界大戰(zhàn)期間，雷達(dá)技術(shù)的實(shí)現(xiàn)加速了天線與微波技當(dāng)時(shí)微波管的輸出功率比較低，不足以滿足現(xiàn)實(shí)中持續(xù)能時(shí)也缺乏能夠?qū)⑽⒉芰哭D(zhuǎn)化為直流電能的裝置，直至 20型裝置才被研制出來(lái)。波能量傳輸實(shí)踐的先行者，William C. Brown 詳細(xì)總結(jié)了自研究歷程。他于 1963 年成功演示了微波能量傳輸系統(tǒng)，該 400 W 的連續(xù)波能量，接收端整流輸出 100 W 的直流電能964 年首次成功驗(yàn)證了微波動(dòng)力直升機(jī)的可行性，具備將微能的能量裝換裝置（被稱之為整流天線）被發(fā)明出來(lái)，并。首個(gè)整流天線是由 28 個(gè)半波偶極子天線組成，每個(gè)半波接觸半導(dǎo)體二極管組成的橋式整流器。該整流天線的發(fā)明域具有重要的里程碑意義，但是所采用的二極管功率非常的整流功率輸出。最后，采用硅肖特基二極管替代原有的從而使系統(tǒng)能量轉(zhuǎn)換效率等性能指標(biāo)得到一定幅度的提升

圖 1.3 微波能量傳輸展示[5]Fig.1.3 Demonstration of microwave power transmissio燃料飛機(jī)在加拿大誕生，該飛機(jī)采用自地面發(fā)送時(shí)間的高空連續(xù)飛行。因此，該類型飛機(jī)可以作臺(tái)使用。該系統(tǒng)被稱作 SHARP，即靜止高空中繼7 年完成了首次飛行。基于 SHARP 的設(shè)計(jì)理念，
【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 博士生,余素勝,黃碧琳;試論電器電磁問(wèn)題的分析方法[J];電氣開(kāi)關(guān);1996年06期

2 曹偉,程勇;電磁問(wèn)題分析中的一種新型數(shù)值方法[J];南京郵電學(xué)院學(xué)報(bào);2002年03期

3 曹偉,夏一維;電磁問(wèn)題的改進(jìn)型矩量法[J];電子學(xué)報(bào);1993年12期

4 馬昌鳳;;多媒質(zhì)中低頻電磁問(wèn)題A-φ交替法的有限元誤差估計(jì)[J];高等學(xué)校計(jì)算數(shù)學(xué)學(xué)報(bào);2005年04期

5 甘艷;阮江軍;張宇;康正海;;運(yùn)動(dòng)電磁問(wèn)題的研究現(xiàn)狀分析[J];電氣應(yīng)用;2009年09期

6 管余;;區(qū)別易混概念 速解電磁問(wèn)題[J];中學(xué)生數(shù)理化(八年級(jí)物理)(人教版);2008年Z2期

7 洪偉;崔鐵軍;章文勛;;2003年電磁研究新進(jìn)展年會(huì)[J];國(guó)際學(xué)術(shù)動(dòng)態(tài);2004年03期

8 尹憶寒;孫國(guó)棟;易江;;基于時(shí)域有限差分法的二維電磁波數(shù)值模擬[J];能源技術(shù)與管理;2017年01期

9 黃濤;阮江軍;張宇嬌;甘艷;孫夢(mèng)云;劉海龍;;瞬態(tài)運(yùn)動(dòng)電磁問(wèn)題的時(shí)步有限元方法研究[J];中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào);2013年06期

10 王秀珍;;淺析電磁問(wèn)題中的一個(gè)謬誤[J];物理通報(bào);1994年09期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前9條

1 尚帥;人工電磁媒質(zhì)器件在微波輸能中的應(yīng)用研究[D];重慶大學(xué);2018年

2 周曉明;移動(dòng)電話與人體系統(tǒng)建模及其數(shù)值模擬研究[D];華南理工大學(xué);2004年

3 丁大志;復(fù)雜電磁問(wèn)題的快速分析和軟件實(shí)現(xiàn)[D];南京理工大學(xué);2006年

4 彭達(dá);間斷伽略金方法在瞬態(tài)電磁問(wèn)題中的研究與應(yīng)用[D];國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2013年

5 田瑾;電磁問(wèn)題分析中的有限元方程組的快速求解技術(shù)[D];西安電子科技大學(xué);2012年

6 趙博;介質(zhì)目標(biāo)散射和載體天線輻射的電磁問(wèn)題研究[D];西安電子科技大學(xué);2016年

7 楊光源;運(yùn)動(dòng)導(dǎo)體渦流電磁問(wèn)題的徑向基點(diǎn)配置型無(wú)單元算法研究[D];華中科技大學(xué);2011年

8 朱漢清;區(qū)域分解法在電磁問(wèn)題分析中的應(yīng)用研究[D];電子科技大學(xué);2002年

9 芮錫;旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)體電磁問(wèn)題的高效分析與應(yīng)用[D];電子科技大學(xué);2010年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 章陽(yáng);復(fù)合場(chǎng)人體電磁暴露模擬及算法研究[D];華東師范大學(xué);2018年

2 白劍;FDTD在若干電磁問(wèn)題中應(yīng)用的研究[D];西安電子科技大學(xué);2007年

3 關(guān)瑜;DGTD算法在電磁問(wèn)題中的應(yīng)用與分析[D];電子科技大學(xué);2015年

4 孫成祥;TDFEM中吸收邊界條件技術(shù)及其在二維電磁問(wèn)題分析中的應(yīng)用[D];南京航空航天大學(xué);2009年

5 范振鋒;電磁問(wèn)題MMoL及應(yīng)用研究[D];電子科技大學(xué);2007年

6 代超超;MOM結(jié)合UTD算法計(jì)算城市環(huán)境電磁分布[D];西安電子科技大學(xué);2017年

7 劉露;時(shí)域不連續(xù)伽略金方法在電磁問(wèn)題中的研究與應(yīng)用[D];電子科技大學(xué);2016年

8 常欣莉;井間電磁數(shù)值模擬與成像方法研究[D];中國(guó)石油大學(xué)(華東);2015年

9 孫煥金;H~2矩陣方法解電大尺寸電磁問(wèn)題的關(guān)鍵技術(shù)研究[D];南京郵電大學(xué);2016年

10 杜奕宏;各向異性介質(zhì)的時(shí)域有限積分算法研究[D];東南大學(xué);2016年

本文編號(hào)：2884976