基于电磁超材料结构的微波能量收集天线的设计

发布时间：2017-04-07 15:07

  本文关键词：基于电磁超材料结构的微波能量收集天线的设计，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：电磁超材料是一种具有特殊性能的人工结构材料,它具有天然材料不具备的超常电磁性质。人们可以通过设计特定的单元结构,灵活地调节其周期性结构的传播性能。近年来电磁超材料越来越受到国际物理与电磁学界的关注与研究,也是材料学和信息科学研究的热点问题。频率选择表面(FSS)是一种具有独特电磁特性的平面周期性结构,它是由多个贴片单元或孔径单元组成的阵列。因为具有选频和吸波的特性,所以应用范围十分广泛,尤其是在军事方面。本文基于电磁超材料结构和频率选择表面的基本原理和分析方法,利用电磁超材料结构的吸波特性,选择在频率选择表面基本结构的基础上,叠加电磁超材料构建了微波能量收集天线,通过数值仿真后制作实物。经测试表明:在工作频率为2.45GHz,功率为15dBm下,该系统与未添加电磁超材料的系统相比,收集效率提高了39.14%,尺寸缩小了52.7%,并且在中心频率2.45GHz附近0.1GHz带宽范围内的衰减低于-10dB。基于该微波能量收集天线,结合EVM-674芯片等器件,构建了微能量供电系统,并应用于一些微功耗电子元器件(例如RFID电子标签)供电,实验表明该微能量供电系统有一定的实用价值。
【关键词】：电磁超材料 频率选择表面 射频能量收集天线 微能量供电系统
【学位授予单位】：南昌大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN826
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-7
• 第一章 绪论7-13
• 1.1 课题研究的目的与意义7-8
• 1.2 电磁超材料的国内外研究现状8-10
• 1.3 频率选择表面国内外研究现状和进展10-11
• 1.4 课题的来源和创新之处及论文内容安排11-13
• 1.4.1 课题来源11
• 1.4.2 课题的创新之处11-12
• 1.4.3 论文内容安排12-13
• 第二章 电磁超材料和频率选择表面的基本原理13-32
• 2.1 电磁超材料的基本理论13-16
• 2.2 电磁超材料的吸波特性16-21
• 2.2.1 全极化微波吸波结构17-19
• 2.2.2 基于手征材料的电磁超材料19-21
• 2.2.3 可调节的电磁超材料吸波结构21
• 2.3 环形电磁超材料结构的设计与仿真21-24
• 2.3.1 环形结构电磁超材料的电磁参数等效分析21-23
• 2.3.2 环形结构电磁超材料结构的S参数23-24
• 2.3.3 环形结构电磁超材料结构的电流分布24
• 2.4 频率选择表面的概念24-25
• 2.5 频率选择表面的类型25-27
• 2.6 频率选择表面的理论分析27-29
• 2.6.1 等效电路法27-29
• 2.6.2 变分法29
• 2.7 频率选择表面的应用29-30
• 2.8 本章小结30-32
• 第三章 微波能量收集天线的设计仿真与制作32-50
• 3.1 微波能量收集天线的设计与仿真32-44
• 3.1.1 添加开口谐振圆环的矩形环天线32-38
• 3.1.2 单矩形环天线38-39
• 3.1.3 双矩形环天线39-41
• 3.1.4 卷曲结构天线41-42
• 3.1.5 二次卷曲结构天线42-44
• 3.2 2.45GHz天线的制作与测试44-48
• 3.2.1 2.45GHz天线制作44-46
• 3.2.2 收集微波能量感应电压的比较46-48
• 3.3 本章小结48-50
• 第四章 微波能量收集存储微能量电源的设计与实际应用50-56
• 4.1 EVM-674稳压模块50-52
• 4.2 微波能量收集天线的实际应用52-54
• 4.3 本章小结54-56
• 第五章 全文总结与展望56-58
• 5.1 全文总结56-57
• 5.2 展望57-58
• 致谢58-59
• 参考文献59-62

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本文编号：290694