微波无线传能技术是一种高功率、远距离的无线能量传输技术,其应用场景广泛,能为不同应用环境下的电子设备实现源源不断的无线式能源供应。微波无线传能系统的发射天线部分一般采用有源相控阵天线,现有的为了获得高波束收集效率而进行的阵列天线设计方法,忽略了其对接收天线部分整流效率的提高带来的设计和工程制造难度,且现有研究少有针对动目标微波无线传能进行的,对动目标进行能量传输时随机误差对于其效率的影响关系也值得分析研究。针对这些不足之处,本文开展了面向微波无线传能的阵列发射天线设计方法研究,主要研究工作如下:(1)面向微波无线传能的发射天线近似平顶主波束设计针对现有微波无线传能系统中接收整流天线上的微波能量呈中心高边缘低的分布状态,导致高效率整流设计难度较大这一问题,提出一种用于微波无线传能系统的发射天线近似平顶主波束的设计方法。该设计方法运用最小二乘法曲线拟合发射天线口径场分布,以波束收集效率最大和接收区域内功率分布的均方值最小为目标,以获得较优的发射天线近似平顶主波束。运用此方法设计的近似平顶主波束的波束收集效率可达到90%～93%之间,在实现高效率的同时其接收区域内的能量分布均匀度优于10d B高斯锥削幅度分布和均匀分布时的情况。(2)相控阵发射天线波束扫描时的波束收集效率分析当微波无线传能系统的收发天线相对位置发生变化时,研究了阵列发射天线波束扫描对波束收集效率的影响。首先,推导了波束扫描时波束收集效率的计算公式,然后结合具体的微波无线传能方案分析了此案例下波束扫描角度为?_s(28)9 0、?_s(28)0、2、4、6、8、10时波束收集效率、接收区域中心功率密度和半功率波束宽度的变化情况。数值结果表明,?_s从0°到10°变化时,接收天线从原有的位置平移了9.698米,波束收集效率从90.406%下降到了75.925%,接收区域中心功率密度从34m W/cm~2下降到了26.8178m W/cm~2,波束宽度从1.2502°展宽为22.6519°。可以得出的结论是在微波无线传能中波束扫描会导致阵列发射天线的辐射能量的最大增益降低和主波束展宽,进而导致波束收集效率降低。(3)随机误差对微波能量波束收集效率的影响分析研究研究分析了发射天线单元位置随机误差和数字移相器相位随机误差,在波束扫描时与微波无线传能效率及接收区域功率密度分布的影响关系。结合具体的案例分析可知,在波束扫描不同角度下的情况中,随着阵列发射天线单元位置随机误差的增大,波束收集效率和接收区域内中心功率密度逐渐降低,与此同时波束宽度变宽。数值结果表明,将阵元位置的随机误差的标准差控制在???/60可保证其不良影响较低;若采用6位数字移相器,并控制相位误差的标准差??2?/2~6时,其对于波束收集效率和接收区域中心功率密度的影响很小。