早期的能量传输系统都是以线缆作为载体,其干扰较小,但是远距离的能量传输除了要建立复杂的系统外,成本也较高,而且系统的长期维护也是一大难题。微波无线输能技术(Microwave wireless power transmission简称WPT)的出现,恰恰弥补了这一缺点,其各方面的性能也随着科技的发展在不断的优化提高。其中随着应用场景的多样化,除了对传输效率的要求,对频率与功率容量等方面的要求也在逐步变化。本文致力于微波无线输能系统中非线性器件的研究,主要包括功率容量的提升以及频带的拓宽两个方面。研究内容如下:1.通过对现有的功放器件的分析,选择晶体管的特性与设计方向符合的型号。分析了静态工作点与谐波信号的关系,结合谐波抑制的指标选取恰当的静态工作点。采用Load-pull设计宽带输入输出匹配,实现增益、输出功率等方面的设计指标。并且对小信号放大器的宽带匹配方法进行分析。通过原理图仿真分析,版图仿真再进行优化,结合板材参数以及电路中各个节点可承受功率并且采用两路功放并联合成输出的方法完成版图设计。实验最终完成了倍频程工作带宽下,线性度良好且饱和输出功率达100W的宽带功率放大器设计。2.相比于较多的肖特基二极管整流电路,基于GaN HEMT整流电路的相关研究较少。在大功率整流需求背景的推动下,通过分析GaN HEMT不同工作状态下的I-V特性证明其可作为整流器件使用,进而实现整流电路功率容量上的提升。在拓宽工作频方面,经过原理分析,公式推导,实现同一匹配结构下L波段内两个频点分别达到65%与76%的整流效率。最终实验结果表明,在1.15GHz与1.7GHz的工作频率,输入功率为10W的工作状态下,整流效率分别达到50%与65%,完成了双频大功率整流电路的设计。本论文提出一种搭建宽带大功率微波无线输能系统的设计方法。其中从功率放大器与整流电路的设计理论出发,结合仿真模型、仿真工具与实验经验完成了设计指标。