物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展促進(jìn)了相關(guān)無線傳感器的應(yīng)用,其供電問題也受到人們關(guān)注。微波能量收集系統(tǒng)憑借其能全天候使用,工作時(shí)間長,維護(hù)成本低等優(yōu)勢,成為了一種新型的供電方式。它將空間中分布的電磁能量通過接收天線輸入系統(tǒng),并利用整流電路的交直流轉(zhuǎn)換能力輸出直流電壓供器件運(yùn)行使用。本文主要研究用于微波能量收集的整流天線系統(tǒng),主要包括射頻接收天線和整流電路部分。空間中的微波能量分布雖然廣泛,但是能量密度很低,實(shí)際能應(yīng)用的頻段并不豐富,所以需要盡可能提高天線的接收能力,降低在傳輸和整流過程中的損耗,這樣才能保證足夠的輸出。為了提高整流效率,本文從微帶天線出發(fā),設(shè)計(jì)了Vivaldi寬帶接收天線和共面波導(dǎo)饋電圓極化微帶天線。通過對Vivaldi天線添加?xùn)鸥窀纳起侂?實(shí)現(xiàn)了在1.1GHz～5.2GHz范圍內(nèi)的寬帶接收,增益大于9d B。通過對共面波導(dǎo)饋電圓極化微帶天線采用偏饋和開槽,改變表面電流分布,實(shí)現(xiàn)了1.9GHz～3GHz頻率范圍內(nèi)的圓極化輸出,工作帶寬內(nèi)的軸比小于5d B。天線接收到的射頻能量交由整流電路進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換,最終輸出為直流功率,整流電路決定了系統(tǒng)的最終輸出和轉(zhuǎn)換效率。本文對整流二極管性能進(jìn)... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：78 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

無匹配濾波網(wǎng)絡(luò)整流天線

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文-3-J.Heikkinen和Y.H.Suh團(tuán)隊(duì)分別設(shè)計(jì)了幾種能在2.45G和5.8G同時(shí)接收的雙頻整流天線，天線結(jié)構(gòu)分別采用了雙環(huán)縫隙耦合饋電圓極化天線以及共面微帶線印刷偶極子天線，其中雙環(huán)縫隙耦合饋電圓極化天線的結(jié)構(gòu)如圖1-2所示[18-19]。圖1-2雙頻圓極化整流天線示意圖同樣對于整流天線而言，天線陣列也是其研究的一個(gè)重點(diǎn)。K.Nishida在整流天線陣列中引入了頻率選擇表面結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)了一種4×4單元的天線陣列，并在其基礎(chǔ)上擴(kuò)展為16×16的陣列系統(tǒng)，如圖1-3所示�？紤]各單元之間的耦合影響以及兩級陣列的排布方式等因素，單個(gè)天線單元之間的的輸出有很大差異。同樣是在1mW的輸入情況下，天線陣列能夠?qū)崿F(xiàn)54%以上的轉(zhuǎn)換效率，但在256個(gè)單元同時(shí)輸入1mW功率，由于互相之間的耦合干擾，陣列的直流輸出功率只有60mw，整流效率不足24%[20]。圖1-316×16單元整流無線陣列示意圖功率較低時(shí)，整流天線的整流效率往往很低，為了解決這一問題，接收天線需要具備接收更多功率能量輸入的能力。首先工作帶寬要足夠的寬，覆蓋盡量多的電磁波頻率，覆蓋范圍越廣，接收到可用能量功率的可能就越高。其次需要保證天線具有足夠的傳輸增益，否則在接收微弱電磁能量時(shí)，往往會因?yàn)楦鞣N損耗而。導(dǎo)致探測不出所需的能量輸出，或者是能量衰減到噪聲級別而無法分辨。Miao

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文-3-J.Heikkinen和Y.H.Suh團(tuán)隊(duì)分別設(shè)計(jì)了幾種能在2.45G和5.8G同時(shí)接收的雙頻整流天線，天線結(jié)構(gòu)分別采用了雙環(huán)縫隙耦合饋電圓極化天線以及共面微帶線印刷偶極子天線，其中雙環(huán)縫隙耦合饋電圓極化天線的結(jié)構(gòu)如圖1-2所示[18-19]。圖1-2雙頻圓極化整流天線示意圖同樣對于整流天線而言，天線陣列也是其研究的一個(gè)重點(diǎn)。K.Nishida在整流天線陣列中引入了頻率選擇表面結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)了一種4×4單元的天線陣列，并在其基礎(chǔ)上擴(kuò)展為16×16的陣列系統(tǒng)，如圖1-3所示�？紤]各單元之間的耦合影響以及兩級陣列的排布方式等因素，單個(gè)天線單元之間的的輸出有很大差異。同樣是在1mW的輸入情況下，天線陣列能夠?qū)崿F(xiàn)54%以上的轉(zhuǎn)換效率，但在256個(gè)單元同時(shí)輸入1mW功率，由于互相之間的耦合干擾，陣列的直流輸出功率只有60mw，整流效率不足24%[20]。圖1-316×16單元整流無線陣列示意圖功率較低時(shí)，整流天線的整流效率往往很低，為了解決這一問題，接收天線需要具備接收更多功率能量輸入的能力。首先工作帶寬要足夠的寬，覆蓋盡量多的電磁波頻率，覆蓋范圍越廣，接收到可用能量功率的可能就越高。其次需要保證天線具有足夠的傳輸增益，否則在接收微弱電磁能量時(shí)，往往會因?yàn)楦鞣N損耗而。導(dǎo)致探測不出所需的能量輸出，或者是能量衰減到噪聲級別而無法分辨。Miao

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[10]平衡對拓Vivaldi天線的改進(jìn)設(shè)計(jì)[J]. 陳文星,雷虹,羅勇,朱勛建,鄧金山.  電子元件與材料. 2014(04)



本文編號：3420316