發(fā)布時(shí)間：2020-11-12 21:27

　　 隨著無線通信技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的飛速發(fā)展,傳感器等終端節(jié)點(diǎn)進(jìn)行無線充電的需求越來越大。微波輸能技術(shù)是利用微波輻射進(jìn)行能量傳輸?shù)囊环N方式,具有轉(zhuǎn)換效率高、環(huán)境影響小、傳輸距離長等特點(diǎn),擁有廣泛的應(yīng)用前景。整流接收系統(tǒng)是微波輸能技術(shù)的核心部分,由接收天線和微帶整流電路組成,決定著整個微波輸能系統(tǒng)的效率。本文在總結(jié)微波輸能系統(tǒng)的研究歷史和現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上,通過分析微波輸能技術(shù)的相關(guān)原理,設(shè)計(jì)出適用于微波輸能的寬帶方向性天線和整流電路,并通過實(shí)物測試來驗(yàn)證其性能。通過分析貼片輻射邊切口數(shù)量和饋電點(diǎn)位置對天線帶寬的影響,以E型槽和U型槽相結(jié)合和改變饋電點(diǎn)位置的方式,實(shí)現(xiàn)了寬帶方向性的微帶輻射天線。該天線具有9dB的增益,可實(shí)現(xiàn)50.8%的相對帶寬,具有較高的方向性,能用作無線充電系統(tǒng)的收發(fā)天線。通過分析多輻射單元對提高天線增益以及加載寄生貼片對擴(kuò)展天線帶寬的影響,對多元輻射貼片天線的饋電網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行改進(jìn),設(shè)計(jì)出具有差分饋電網(wǎng)絡(luò)的二元輻射天線。并在輻射貼片上方加載寄生單元,在提高天線增益的同時(shí),擴(kuò)展天線帶寬,并且能有效減小天線的體積尺寸。實(shí)測結(jié)果表明,該天線能實(shí)現(xiàn)41.3%的相對帶寬,并且具有9.1dB的增益,體積相比于普通的多元輻射天線大大減小。通過分析肖特基整流二極管的性能,設(shè)計(jì)出基于肖特基二極管的倍壓整流電路,同時(shí)還設(shè)計(jì)了相應(yīng)的微帶輸入濾波器、匹配電路和輸出直流濾波器。實(shí)測結(jié)果表明,在輸入功率為20dBm的情況下,該整流電路輸出電壓達(dá)到3.674V,能夠驅(qū)動阻抗為150Q的直流負(fù)載。整流電路的實(shí)物測試表明,整體電路性能達(dá)到預(yù)期目標(biāo),可用于微波輸能系統(tǒng)。論文所設(shè)計(jì)的寬帶方向性天線和整流電路,對微波輸能系統(tǒng)的設(shè)計(jì)具有參考意義,同時(shí)也具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。
【學(xué)位單位】：廈門大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TN820
【部分圖文】：

２０世紀(jì)９０年代之后，隨著二極管等微波器件制作工藝的成熟，整流天線得??以快速發(fā)展。２０１５年，Ｒａｍｏｓ等人設(shè)計(jì)了一款工作在２．４５ＧＨｚ頻段的折疊偶極??子整流天線舊１，如圖１－１所示。該整流天線以微帶線作為饋電網(wǎng)絡(luò)，以折疊偶極??子作為接收天線，以四分之一波長微帶線及其并聯(lián)電容作為輸出濾波器。為了提??高接收天線的增益，增大系統(tǒng)的轉(zhuǎn)化效率，在底部増加反射板，以實(shí)現(xiàn)能量的再??次利用。該整流天線在ｌｕＷ／ｃｍ２功率密度的環(huán)境下，輸出端的功率在１５ｕＷ左??右。這種整流天線設(shè)計(jì)簡單，結(jié)構(gòu)緊湊，具有較高的接收整流效率，但缺點(diǎn)是采??用的線極化天線，可能會降低天線的接收能力。??？?，膽?，Ｌ＇ｍ：．１１：４?１?——???｜｜?１６．９８?Ａｎｔｅｎｎａ???ｆｕ?Ｌｏｗ?ｂａｎｄ?ｒ？ｃｔ＞ｆｌ？ｒ??＾?—１—?ｉｌＫ－??圖１－１折疊偶極子整流天線?圖１－２雙頻圓極化縫隙整流天線??偶極子是單極化天線

２０世紀(jì)９０年代之后，隨著二極管等微波器件制作工藝的成熟，整流天線得??以快速發(fā)展。２０１５年，Ｒａｍｏｓ等人設(shè)計(jì)了一款工作在２．４５ＧＨｚ頻段的折疊偶極??子整流天線舊１，如圖１－１所示。該整流天線以微帶線作為饋電網(wǎng)絡(luò)，以折疊偶極??子作為接收天線，以四分之一波長微帶線及其并聯(lián)電容作為輸出濾波器。為了提??高接收天線的增益，增大系統(tǒng)的轉(zhuǎn)化效率，在底部増加反射板，以實(shí)現(xiàn)能量的再??次利用。該整流天線在ｌｕＷ／ｃｍ２功率密度的環(huán)境下，輸出端的功率在１５ｕＷ左??右。這種整流天線設(shè)計(jì)簡單，結(jié)構(gòu)緊湊，具有較高的接收整流效率，但缺點(diǎn)是采??用的線極化天線，可能會降低天線的接收能力。??？?，膽?，Ｌ＇ｍ：．１１：４?１?——???｜｜?１６．９８?Ａｎｔｅｎｎａ???ｆｕ?Ｌｏｗ?ｂａｎｄ?ｒ？ｃｔ＞ｆｌ？ｒ??＾?—１—?ｉｌＫ－??圖１－１折疊偶極子整流天線?圖１－２雙頻圓極化縫隙整流天線??偶極子是單極化天線

器進(jìn)行濾波，但低通濾波器的加入勢必會增大系統(tǒng)的尺寸，還會因插入損耗而降??低系統(tǒng)的整流效率。２０１０年Ｔａｋｈｅｄｍｉｔ?Ｈ等人設(shè)計(jì)了一款具有諧波抑制功能的整??流天線［１５］，如圖１－３所示，通過在接收天線的饋線下部加載正交諧振支節(jié)，實(shí)現(xiàn)??對高階諧波的抑制。該天線結(jié)構(gòu)采用二倍壓整流方式，轉(zhuǎn)換效率達(dá)到８３％。???＾１???■今??ＳｃｈｏｔｔＫｙ?ｄｉｏｄｅ??＿」ＨＳＭＳ?２８６０??ｆ?）＾１?＾??＂６?Ｌ１??“＝３２．３８，?Ｌｊ＝４１．２８，?Ｌ３＝１８．０，?Ｌ４?＝?１５．９，?６．６７，?Ｌ６＝３．４７??Ｌ７－１４．６，?Ｌａ－?７．２，?Ｌｇ－１４．６??圖１－３倍壓諧波抑制整流天線??臺灣大學(xué)的Ｊｕｉ－Ｈｕｎｇ?Ｃｈｏｕ等人也設(shè)計(jì)了一款諧波抑制微帶整流天線［１６］，如??圖１－４所示，該天線分上下兩層，上層輻射貼片是倒Ｆ型接收天線，天線表面加??載Ｕ型縫隙來進(jìn)行諧波抑制，下層是微帶整流電路，該整流天線實(shí)現(xiàn)了最大??８３．１％的轉(zhuǎn)換
【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前8條

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本文編號：2881264