2.45GHz高效率微带整流天线的研究

发布时间：2017-09-05 17:28

  本文关键词：2.45GHz高效率微带整流天线的研究

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【摘要】：微波能量传输技术是当今最活跃的研究热点之一,其突破了传输线的限制,开创了能量由点到点的空间传播方式。微波能量传输技术不仅仅可以用于太阳能的发电,也逐渐渗透到各个领域,比如无人机的微波驱动,射频识别系统等。近几年来微波能量传输技术的应用研究主要集中在三个方面,分别是无线传输,无线充电以及微能量收集,而其中所有系统中最关键的部位是整流天线,也是目前针对微波能量传输技术的研究重点之一。本文在调研国内外相关文献的基础上,针对2.45GHz的微带整流天线进行研究和设计,力图在尺寸与效率之间达到较好的平衡,主要研究工作和创新内容如下:一、首先对肖特基二极管的特性进行理论分析,参照数据手册和使用软件仿真后,选择合适的整流二极管并对比三种常用的整流电路。二、利用仿真软件ADS进行建模,在此基础上设计出三种高效率的整流电路,分别为F类整流电路、LC升压整流电路以及加载补偿电感整流电路,其中创新地提出的加载补偿电感的电路结构,能在低功率输入情况下保持高的转换效率。三、利用HFSS和ADS联合仿真,设计了两种四单元的接收阵列天线,分别使用了T型和改进型的威尔金森功分器作为馈电网络。此外,针对微能量收集应用,创新性地设计出一种高效率全向的接收天线单元,通过在馈线处加载CMRC实现宽带内谐波的抑制。四、最后设计了高增益低副瓣的64单元切比雪夫阵列天线作为微波能量传输系统的发射天线,并且设计了合适的实验方案,对整个微波能量传输系统进行实验演示。本文所设计的整流天线最终在较小尺寸条件下实现了高的转换效率,基本解决了高效率与小尺寸的矛盾,对于实现整流天线高效率、小型平面化有着重要的意义。
【关键词】：微波能量传输 微带整流天线 谐波抑制
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN820
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 第一章 绪论9-19
• 1.1 研究的背景和意义9-10
• 1.2 MPT系统以及整流天线10-12
• 1.2.1 MPT系统10-11
• 1.2.2 微带整流天线简介11-12
• 1.3 国内外的发展现状12-17
• 1.4 论文结构与安排17-19
• 第二章 整流二极管以及常用整流电路的特性分析19-32
• 2.1 整流二极管的研究和选择19-23
• 2.1.1 肖特基二极管（SBD）19-22
• 2.1.2 整流二极管的选择22-23
• 2.2 三种常见的整流电路23-31
• 2.2.1 单管串联整流电路24-27
• 2.2.2 单管并联整流电路27-29
• 2.2.3 双管串并联整流电路29-31
• 2.3 本章小结31-32
• 第三章 高效率微带整流电路的研究32-44
• 3.1 高效率微带整流电路的设计32-36
• 3.1.1 F类高效率整流电路32-34
• 3.1.2 LC升压整流电路34-35
• 3.1.3 加载补偿电感的整流电路35-36
• 3.2 高效率微带整流电路的测试36-42
• 3.2.1 版图的设计和仿真37-39
• 3.2.2 实验测试39-42
• 3.3 本章小结42-44
• 第四章 接收天线的研究和设计44-59
• 4.1 贴片天线单元的设计44-47
• 4.2 T型四单元阵列天线的设计47-49
• 4.3 改进Wilkinson式阵列天线的设计49-52
• 4.4 CMRC和谐波抑制阵列天线的研究和设计52-56
• 4.5 一种高效率全向接收天线的设计56-58
• 4.6 本章小结58-59
• 第五章 微波能量传输系统的演示59-71
• 5.1 发射阵列天线的设计59-66
• 5.1.1 道尔夫-切比雪夫综合法59-62
• 5.1.1.1 切比雪夫多项式59-60
• 5.1.1.2 阵因子多项式60-61
• 5.1.1.3 切比雪夫阵列天线的综合61-62
• 5.1.2 8 单元切比雪夫线阵的设计62-63
• 5.1.3 64单元发射阵列天线的设计63-64
• 5.1.4 发射阵列天线的测量64-66
• 5.2 整流天线的设计66-67
• 5.3 实验仪器的选用以及整流效率测量方案67-68
• 5.4 微波能量传输系统的演示实验68-70
• 5.5 本章小结70-71
• 第六章 总结与展望71-73
• 致谢73-74
• 参考文献74-79
• 攻读硕士学位期间的研究成果79-80

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本文编号：799307