射频无线能量收集与传输系统的研究设计
发布时间：2021-05-19 08:43
随着低功耗电子设备的快速发展和物联网传感器节点对安全、可靠、免维护等功能需求的提升,射频电磁波能量收集研究成为当今新能源方向的一个热点,具有非常广阔的应用前景和实际意义。本文针对低功耗电子系统发展过程中传统电池带来的人力资源浪费和环境污染等问题,研究基于射频电磁波能量收集的自供电装置,设计了面向宽频多频的射频能量收集系统和面向单频大功率应用的射频能量传输系统,主要研究工作包括天线模块和整流电路模块的设计:（1）天线模块研究设计。本文分别基于分形自相似结构和指数渐变线结构设计了两款新型宽频能量收集接收天线,所设计的分形天线实测带宽为0.88GHz至8.45GHz,设计的Vivaldi天线实测带宽为1.2GHz至1.89GHz和1.96GHz至4.1GHz。为了提升天线的辐射能力和扩大收集到的射频能量,本文采用一对Vivaldi天线和一个3dB功分器来构建二元并合式馈电天线阵列。天线阵列在1.85GHz处的增益达到了7dBi,最大辐射方向集中在天线电波传播方向上,为定向型辐射,有着良好的前后比。天线实物制作中,以功分器的地平面作为反射板,间接提升天线的定向辐射能力,实测阵列天线带宽能完全覆...
【文章来源】：江苏大学江苏省
【文章页数】：90 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 国内外对能量收集天线的研究
1.2.2 国内外对能量收集整流电路的研究
1.3 本文主要研究内容与创新点
第二章 射频无线能量收集与传输基本理论
2.1 能量收集与能量传输系统概述
2.2 系统技术指标
2.3 系统模块方案分析
2.3.1 接收天线模块
2.3.2 整流电路模块
2.3.3 能量管理电路模块
2.4 本章小结
第三章 能量收集天线设计
3.1 天线理论基础
3.2 宽频能量收集天线的设计
3.2.1 宽频天线研究方法
3.2.2 分形天线设计
3.2.3 Vivaldi天线设计
3.3 能量收集阵列天线设计
3.3.1 二元阵理论基础
3.3.2 功分器设计
3.3.3 二元Vivaldi阵列天线
3.4 基于螺旋结构能量传输天线设计
3.5 本章小结
第四章 低功率整流模块设计
4.1 整流电路设计流程
4.1.1 整流二极管选型及特性分析
4.1.2 电容和负载的仿真优化
4.1.3 匹配网络选型设计
4.2 能量收集整流电路的优化设计
4.2.1 单支路能量收集整流电路设计
4.2.2 双支路能量收集整流电路设计
4.3 能量传输整流电路设计
4.4 本章小结
第五章 系统测试
5.1 独立发射源与能量管理模块的设计
5.2 能量传输与能量收集系统测试方案
5.2.1 射频无线能量传输系统测试
5.2.2 射频无线能量收集系统测试
5.3 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
参考文献
致谢
攻读硕士期间获得的成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]超宽带Vivaldi天线的设计及分析[J]. 王府生,刘淑芳,李慧敏,张静雅,史小卫. 上海航天. 2018(03)
[2]具有双带阻特性的超宽带缝隙天线[J]. 韩曹政,唐晋生. 电视技术. 2015(05)
[3]一种新型互补结构的宽带圆极化印刷天线[J]. 杨文君,楼建东,雷雪,陈国虎. 现代雷达. 2013(11)
[4]整流天线组阵等效模型与实验[J]. 王业清,杨雪霞,江超. 空间电子技术. 2013(03)
[5]一种用于微波输能的小型化整流电路[J]. 吕艳青,杨雪霞,周鋆. 应用科学学报. 2011(05)
[6]一种高效的2.45GHz二极管阵列微波整流电路[J]. 张彪,刘长军. 强激光与粒子束. 2011(09)
[7]平面正弦天线及其小型化馈电巴伦[J]. 陈振华,牛臻弋,曹群生. 航空兵器. 2009(05)
[8]微波输能技术概述与整流天线研究新进展[J]. 杨雪霞. 电波科学学报. 2009(04)
[9]小型化平面螺旋天线及其宽频带巴伦的设计[J]. 朱玉晓,钟顺时,许赛卿,张丽娜. 上海大学学报(自然科学版). 2008(06)
[10]一种2.45GHz微波二极管整流电路[J]. 罗俊,何其娟,刘长军. 信息与电子工程. 2008(01)
硕士论文
[1]应用于射频能量收集系统的整流天线研究与设计[D]. 龚见国.重庆邮电大学 2017
[2]无线能量收集阵列天线的设计与研究[D]. 李宏博.苏州大学 2015
[3]低功率射频能量采集系统的研制[D]. 张昊.南京邮电大学 2015
[4]K波段微带阵列天线技术研究[D]. 郭婧.电子科技大学 2015
[5]无线能量收集系统及其测试平台[D]. 谢丹彭.苏州大学 2015
[6]用于无线传感网络的射频能量收集器研究[D]. 武剑.电子科技大学 2015
[7]微小型机器人微波电能传输系统的研究[D]. 李荣熙.哈尔滨工业大学 2007
[8]微带天线的分析和宽频带设计[D]. 刘宝宏.南京理工大学 2002
本文编号：3195481
【文章来源】：江苏大学江苏省
【文章页数】：90 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 国内外对能量收集天线的研究
1.2.2 国内外对能量收集整流电路的研究
1.3 本文主要研究内容与创新点
第二章 射频无线能量收集与传输基本理论
2.1 能量收集与能量传输系统概述
2.2 系统技术指标
2.3 系统模块方案分析
2.3.1 接收天线模块
2.3.2 整流电路模块
2.3.3 能量管理电路模块
2.4 本章小结
第三章 能量收集天线设计
3.1 天线理论基础
3.2 宽频能量收集天线的设计
3.2.1 宽频天线研究方法
3.2.2 分形天线设计
3.2.3 Vivaldi天线设计
3.3 能量收集阵列天线设计
3.3.1 二元阵理论基础
3.3.2 功分器设计
3.3.3 二元Vivaldi阵列天线
3.4 基于螺旋结构能量传输天线设计
3.5 本章小结
第四章 低功率整流模块设计
4.1 整流电路设计流程
4.1.1 整流二极管选型及特性分析
4.1.2 电容和负载的仿真优化
4.1.3 匹配网络选型设计
4.2 能量收集整流电路的优化设计
4.2.1 单支路能量收集整流电路设计
4.2.2 双支路能量收集整流电路设计
4.3 能量传输整流电路设计
4.4 本章小结
第五章 系统测试
5.1 独立发射源与能量管理模块的设计
5.2 能量传输与能量收集系统测试方案
5.2.1 射频无线能量传输系统测试
5.2.2 射频无线能量收集系统测试
5.3 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
参考文献
致谢
攻读硕士期间获得的成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]超宽带Vivaldi天线的设计及分析[J]. 王府生,刘淑芳,李慧敏,张静雅,史小卫. 上海航天. 2018(03)
[2]具有双带阻特性的超宽带缝隙天线[J]. 韩曹政,唐晋生. 电视技术. 2015(05)
[3]一种新型互补结构的宽带圆极化印刷天线[J]. 杨文君,楼建东,雷雪,陈国虎. 现代雷达. 2013(11)
[4]整流天线组阵等效模型与实验[J]. 王业清,杨雪霞,江超. 空间电子技术. 2013(03)
[5]一种用于微波输能的小型化整流电路[J]. 吕艳青,杨雪霞,周鋆. 应用科学学报. 2011(05)
[6]一种高效的2.45GHz二极管阵列微波整流电路[J]. 张彪,刘长军. 强激光与粒子束. 2011(09)
[7]平面正弦天线及其小型化馈电巴伦[J]. 陈振华,牛臻弋,曹群生. 航空兵器. 2009(05)
[8]微波输能技术概述与整流天线研究新进展[J]. 杨雪霞. 电波科学学报. 2009(04)
[9]小型化平面螺旋天线及其宽频带巴伦的设计[J]. 朱玉晓,钟顺时,许赛卿,张丽娜. 上海大学学报(自然科学版). 2008(06)
[10]一种2.45GHz微波二极管整流电路[J]. 罗俊,何其娟,刘长军. 信息与电子工程. 2008(01)
硕士论文
[1]应用于射频能量收集系统的整流天线研究与设计[D]. 龚见国.重庆邮电大学 2017
[2]无线能量收集阵列天线的设计与研究[D]. 李宏博.苏州大学 2015
[3]低功率射频能量采集系统的研制[D]. 张昊.南京邮电大学 2015
[4]K波段微带阵列天线技术研究[D]. 郭婧.电子科技大学 2015
[5]无线能量收集系统及其测试平台[D]. 谢丹彭.苏州大学 2015
[6]用于无线传感网络的射频能量收集器研究[D]. 武剑.电子科技大学 2015
[7]微小型机器人微波电能传输系统的研究[D]. 李荣熙.哈尔滨工业大学 2007
[8]微带天线的分析和宽频带设计[D]. 刘宝宏.南京理工大学 2002
本文编号：3195481
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