微波输能系统中整流天线关键技术研究

发布时间：2017-09-25 21:03

  本文关键词：微波输能系统中整流天线关键技术研究

  更多相关文章： 微波输能 整流天线 基片集成波导 大动态 多级整流

【摘要】：空间无线能量传输方法主要有激光输能和微波输能,微波输能因具有空间损耗较小、转换效率较高等优势受到越来越多研究者的重视,目前广泛应用于无人机无线输能、飞艇能量传输和机器人无线输能等较远距离的能量传输。整流天线作为微波输能系统中的接收前端,影响着整个系统的传输、转换效率。对微波输能应用中,机动平台接收到的微波能量变化范围大,如何在大动态输入条件下确保整流天线的整流效率是目前的一大技术难题。本文在现有整流天线的研究基础上,针对大动态输入条件下整流天线的应用需求,对接收天线和整流电路进行了如下研究:①深入分析了微波输能系统理论。由于接收天线和整流电路是微波输能系统中整流天线的主要组成部分,首先对整流天线的辐射机理与效率等理论进行分析,然后对整流二极管理论进行了详细的介绍,利用解析方法分别给出了理想情况下整流二极管的整流效率随输入功率及输出阻抗变化的闭合公式。②设计了一个双频双极化天线。鉴于基片集成波导(Substrate integrated waveguide-SIW)具有良好的互耦抑制、阻抗匹配及宽角扫描的性能,SIW天线在阵列天线中的应用引起了广泛关注。本文基于SIW腔体天线,结合超材料及分形技术,设计了一个小型化双频双极化天线,该天线具有两个馈电端口,利用两个互补谐振环(Complementary Split Ring Resonator-CSRR)结构实现了辐射体与传输线之间的耦合,这种耦合方式减小了两个频段间的干扰。天线的仿真和实测结果表明,该天线适用于微波输能系统中整流天线阵列的应用。③提出了一种大动态微波能量转换为直流的电路方案。传统的整流电路需针对某特定输入功率设计匹配电路,而阻抗失配产生回波损耗大大降低整个微波输能系统的效率,本文针对机动平台微波输能中大动态输入背景提出了一种大动态微波能量转换为直流的电路方案。该电路通过对失配反射波进行多级整流,提高整流效率,并能有效阻止反射波传输回接收端,避免反射波通过接收天线辐射出去而产生的二次辐射问题。为了验证方案正确性,本文制作了实验电路,通过与传统型电路的实测对比,结果表明,该方案可有效的工作于大动态微波能量的转换。
【关键词】：微波输能 整流天线 基片集成波导 大动态 多级整流
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN820
【目录】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-8
• 1 绪论8-11
• 1.1 研究背景和意义8
• 1.2 研究概况8-10
• 1.2.1 国外研究概况8-9
• 1.2.2 国内研究概况9-10
• 1.3 本文研究目的及结构10-11
• 2 微波输能系统中整流天线的基本理论11-23
• 2.1 微波输能系统的基本概念11-12
• 2.2 微波输能系统中各单元的基本理论12-21
• 2.2.1 整流天线的基本理论12-13
• 2.2.2 天线及微带天线的基本理论13-16
• 2.2.3 整流电路的基本理论16-17
• 2.2.4 整流二极管的原理17-21
• 2.3 本章小结21-23
• 3 接收天线的设计与实现23-46
• 3.1 基片集成波导的应用研究23-31
• 3.1.1 基片集成波导特性及应用研究23-29
• 3.1.2 基片集成波导腔体的谐振特性29-31
• 3.2 分形结构在天线中的应用31-35
• 3.3 缝隙耦合技术在微带天线中的应用35-39
• 3.3.1 缝隙馈电结构及特性35-38
• 3.3.2 常见的耦合缝隙结构38-39
• 3.4 基于集成波导技术的双频缝隙耦合天线的研究39-45
• 3.4.1 天线的结构分析和设计39-40
• 3.4.2 分形结构对天线的影响40-41
• 3.4.3 缝隙耦合对天线的影响41-43
• 3.4.4 双频集成波导天线的测试结果43-45
• 3.5 本章小结45-46
• 4 整流电路的设计46-54
• 4.1 整流电路的设计构架46-49
• 4.2 肖特基二极管的分析49-50
• 4.3 大动态微波能量转换直流电路的设计50-53
• 4.4 本章小结53-54
• 5 总结与展望54-56
• 5.1 本文的工作总结54
• 5.2 未来展望54-56
• 致谢56-57
• 参考文献57-60
• 附录60
• A.作者在攻读学位期间发表的论文及专利目录60
• B.作者在攻读学位期间参加的科研工作60

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 彭昭廉，，黄秋芝，喻建英;快速整流二极管的一种新结构[J];半导体技术;1994年05期

2 李光田;硅整流二极管易损原因分析[J];矿山机械;2001年11期

3 张晓民;张玉华;潘福泉;;热敏电压在车用整流二极管质量控制中的应用[J];电力电子技术;2008年12期

4 艾宇佳;;日本四大公司彩电常用整流二极管代换表[J];家电检修技术;2008年10期

5 孙娜琳;孙雅姝;李柬;;整流二极管技术及在各领域的应用[J];产业与科技论坛;2011年23期

6 杭德生,叶永琴;国产1N400系列硅整流二极管的设计与制造[J];半导体技术;1988年06期

7 刘庆,郑汉彬;改进表面钝化提高塑封整流二极管的可靠性[J];半导体技术;1992年02期

8 赵令骥;整流二极管损坏的原因及应急处理[J];农村电气化;1996年02期

9 项绮明;整流全桥的检测方法[J];电子世界;1996年01期

10 师勤;日本六大公司彩电常用整流二极管代换对照表[J];电子世界;1996年04期

中国重要会议论文全文数据库 前3条

1 曹榆;沈兴祖;;车用整流二极管的现状和发展[A];苏州市自然科学优秀学术论文汇编(2008-2009)[C];2010年

2 邓爱民;;提高整流二极管高结温工作可靠性的测试技术研究[A];海峡两岸第十九届照明科技与营销研讨会专题报告暨论文集[C];2012年

3 张晓民;张玉华;潘福泉;;热敏电压ΔV_F在汽车用整流二极管质量控制中的应用详细摘要[A];2008中国电工技术学会电力电子学会第十一届学术年会论文摘要集[C];2008年

中国重要报纸全文数据库 前9条

1 河北衡水市 王春明;快速恢复整流二极管的特点[N];电子报;2002年

2 陕西 高贵;插座内部应禁止加装整流二极管[N];电子报;2008年

3 成都 郑国川;汞气整流二极管[N];电子报;2007年

4 江苏 王祥麟;改接可充电手灯的指示灯[N];电子报;2006年

5 福建 陈睿;DIY简易的CPU风扇调速器[N];电脑报;2002年

6 吉林 郭柏冬;光接收机电源故障处理两例[N];电子报;2004年

7 河北 郑秀峰;山寨中九接收机电源通病的处理[N];电子报;2010年

8 云南 李福贵;电脑电源改造为可调稳压电源[N];电子报;2013年

9 四川 建辉 山西 赵成和 辽宁 付杨;检修碟机开关电源的注意事项[N];电子报;2004年

中国博士学位论文全文数据库 前2条

1 赵锐;氧化锌和银基电子材料的制备及应用研究[D];大连理工大学;2013年

2 徐君书;中小功率的整流天线技术研究[D];上海大学;2005年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 袁斌;微波输能中Ka波段整流天线的研究与实现[D];电子科技大学;2014年

2 李建新;微波能量转换技术研究[D];西安电子科技大学;2014年

3 姜芬;微波输能系统中整流天线关键技术研究[D];重庆大学;2015年

4 游佩武;汽车雪崩整流二极管研制[D];沈阳工业大学;2011年

5 漆世锴;微波输能系统中的整流天线设计与实现[D];河南师范大学;2013年

6 王征辉;金属封装整流二级管的设计与制造[D];电子科技大学;2011年

7 季帅;基于微带电路的ISM波段整流天线的研究与设计[D];吉林大学;2013年

8 石宏昌;BOSCH 车用大功率雪崩整流二极管的设计与制造[D];西安电子科技大学;2011年

9 王嵘;基于人工表面的无线能量传输[D];浙江大学;2015年

10 荣凡;PIN雪崩整流二极管雪崩特性的研究[D];沈阳工业大学;2011年

本文编号：919528