微波无线能量传输地面演示系统研究

发布时间：2017-11-09 09:06

  本文关键词：微波无线能量传输地面演示系统研究

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【摘要】：随着传统能源的匮乏,开发利用太阳能被人们越来越重视,因而提出了以微波无线输能作为关键技术的空间太阳能卫星电站。微波无线输能是以微波的形式进行能量传输,随着它在许多其他领域的应用,对它的研究也越来越有实际意义。微波无线输能技术包括：微波发射机、波束控制、微波发射接收天线、微波整流电路和组阵技术。本文对微波无线输能的系统架构、传输效率分析研究,重点设计了收发天线和整流电路,最终对整个系统进行测试。具体内容如下：首先以因能源问题提出空间太阳能卫星的构想为背景,引出无线能量传输技术,概述无线能量传输技术的定义和分类,通过列举多个无线能量传输的应用来说明研究该技术的意义；紧接着叙述微波无线能量传输技术的发展历程和一些重要的技术突破,并说明该技术在国内的发展,进而分析讨论微波无线输能系统架构,各部分器件的选择,重点分析系统设计时要考虑的问题：工作频率的选择、传输效率与收发天线之间口径场分布的关系、微波无线输能系统效率分析。根据分析得出系统效率指标分配。然后重点设计收发天线、整流电路。根据对系统的分析,确定发射天线采用反射面天线并估算其口径面尺寸,馈源的设计选用带反射器的半波振子,加工出实物测量其电场强度随距离变化的曲线与在接收天线处的场强分布图。接收天线采用微带天线阵,根据微带天线设计原理,使用仿真软件HFSS分别设计微带单元、三种阵列单元,并加工实物进行测试,然后分析研究阵列单元的排布。对于整流电路,重点分析二极管大信号模型,二极管的输入阻抗、直流输出电压随输入功率和负载的变化情况,并得出在二极管击穿前,整流效率会随输入功率增加而增加的结论。之后采用HSMS-282C二极管进行整流电路的ADS仿真设计,加工实物测试得其转换效率达50%,满足指标分配要求。然后分析直流功率合成的原理,设计加工四路并联的整流电路模块。最后对微波功率源的输出频率、发射天线的幅度相位分布、接收天线接收功率、整流电路的输出电压测量,统计数据并计算出微波功率源将直流转换为微波的效率,从发射天线到接收天线之间的传输效率,接收整流端将微波能量转换为直流能量的效率,最终得出系统总体传输效率为16.5%,从而验证微波无线输能系统设计的可行性。
【学位授予单位】：西安邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM724.1

【参考文献】

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本文编号：1161189