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无线能量传输(Wireless Power Transmission)是一种新的能量传输方式,其主要方式为近场线圈耦合或远场天线的发射接收。如今,微波无线能量传输被应用在直升机供电、太阳能卫星对地面的能量传输、传感器供能、移动终端无线充电等多种军用和商用领域。同时,也有被应用在低功率、短距离传输情况中,如RFID、人体植入设备供电等。天线方式的射频能量传输系统中,接收端由接收天线和整流电路组成,称为整流天线(Rectenna)。整流天线是无线能量采集系统中主要的模块。天线接收的射频能量由整流电路转换为直流,便于进行存储或供电。本文将主要关注低功率、宽带等条件下的无线能量采集系统中微带电路设计、空间散布的无线能量调研以及能量存储方式等方面的研究。本文的主要工作如下: 1)二极管是整流电路的核心器件,然而传统的肖特基二极管非线性模型在高频、低功率仿真中误差较大。本文建立了基于查表法的新的二极管非线性模型,解决了在高频、低功率或高功率下模型不准的问题,在不同频点和功率下与实测数据完全吻合,为提高整流天线系统的精度打下了基础。 2)设计并实现了两类低功率下的整流天线。第一类目标为小型化,将天线和电路在ADS软件中协同仿真设计,极大减小了整流电路的面积;第二类目标为超低功率和宽频带,在-20dBm输入功率条件下仍有较大的转换效率,接收频率范围包含了GSM-1800和UMTS-2100(3G)频段,实现最大程度上对空间中耗散射频能量的采集。 3)通过二极管倍压电路,实现了整流天线的高电压输出。将超级电容作为负载,通过对超级电容的充电,模拟了射频无线能量转换为直流能量后的存储。