微波无线输能技术研究进展与系统设计.pdf

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1、第20卷第5期上海戈报(自然科学版)Vo1．2ONO．52014年10月JOURNALOFSHANGHAIUNIVERSITY(NATURALSCIENCE)Oct．2014DOI：10．3969／j．issn．1007—2861．2014．04．003微波无线输能技术研究进展与系统设计杨雪霞，周华伟，周永金，梅欢(上海大学特种光纤与光接入网省部共建重点实验室，上海200072)摘要：微波无线输~(microwavewirelesspowertransmission，MPT)技术应用于不易获取直流电能的场合，是研制太阳能卫星、近空间飞行器的关

2、键技术，也可应用于无线传感器网络节点供能及环境低微微波能量的回收．比较了微带线型和共面带状线型2种典型整流天线的单元和阵列性能，提出了对接收天线和整流电路的要求；以获得最大微波波束捕获效率为目标，分析了发射天线拓扑结构及高斯削尖口径电平分布．在研究以上关键技术的基础上设计了一套C波段微波输能系统，该系统从发射端到接收端的直流一直流效率为35％．最后指出了微波无线输能技术存在的问题和未来发展方向．关键词：微波无线输fla；整流天线；天线；整流电路；转换效率中图分类号：TN011文献标志码：A文章编号：1O0286lf2O14105—0541—0

3、9ResearchProgressinMicrowaveWirelessPowerTransmissionTechnologiesandSystemEficiencyEvaluationYANGXue—Xia，ZHOUHua—wei，ZHOUYong—jin，MEIHuan(KeyLaboratoryofSpecialtyFiberOpticsandOpticalAccessNetworks，ShanghaiUniversity,Shanghai200072，China)Abstract：Microwavewirelesspowertrans

4、mission(MPT)arethekeytechnologyofsolarpowersatelliteandaircraftinnearspace，itcouldalsobeappliedinchargingthewirelesssensorsandharvestingtheambientelectromagneticpower．Aftercomparingthemicrostripandcoplanarwaveguiderectennaelementandarrays，thedemandsonreceivingantennasandrec

5、tifyingcircuitsaresummarized．ThetopologicalmodelsandtruncatedGaussaper-tureleveldistributionofthetransmittingantennaareanalyzedtoobtainthemaximummicrowavebeamcaptureeficiency．Basedonabovekeytechnique，aC—bandMPTsystemiSdesignedand35％dc—dcfdirectcurrent—directcurrent1eficienc

6、yiSevaluated．TheremainingproblemsandthedevelopmentofMPTtechnologyarediscussedattheend．Keywords：microwavewirelesspowertransmission(MPT)；rectenna；antenna；rectifyingcircuit；conversioneficiency1887~1891年，Hertz做了一系列实验，证明了Maxwell的电磁波理论．1895年，Marconi首次进行了无线电波传送的实验，并在1901年12月进行了横过大

7、西洋(距离3540km)的无线收稿日期：2014—09—22基金项目：国家自然科学基金资助项目(61271062)；上海市特种光纤与光接入网重点实验室开放课题(SKLSF02013—03)通信作者：杨雪霞(1969一)，女，教授，博士生导师，博士，研究方向为微带天线、微波输能和计算电磁学E—mail：xxyang~staf．shu．edu．an542上洛天报(自然科学版)第20卷电通讯，使无线电达到实用阶段．实际上，早在1899年Tesla就提出用无线电波传送能量，并努力在实验中进行验证，遗憾的是他的实验没有留下详细数据．20世纪六七十年代，

8、美国以Brown博士为核心的课题组基于微波驱动直升飞机、近空间通信中继平台和太阳能卫星等应用，做了大量微波无线输~(microwavewirelesspowertr