微波能量传输(Microwave Power Transfer,MPT)技术是一种新的能量传输方式,它是将能量通过微波的形式,定向地在点与点之间进行能量的无线传输,其脱离了电缆的束缚。微波能量传输的概念是在1891年由尼古拉.特斯拉提出的,随着微波技术和电子元器件的发展,尤其是整流二极管性能的提高,使得微波输能技术越来越成为可能。目前,微波能量传输技术已经可以应用在很多领域中,如射频识别(Radio Frequency Identification,RFID),无线传感器和太阳能卫星等方面。基于上述研究背景,本文开展新型整流天线的研究,其可以将微波能量转换为直流能量,是微波能量传输系统的关键部件。为了提高整流天线与环境电磁波功率密度的敏感度,本文提出基于差分结构的整流天线。首先基于偶极子天线和平衡巴伦设计出了半波整流天线。偶极子天线具有结构简单,全向性的优点,其在工程设计中的应用比较广泛,通过平衡式巴伦结构,将偶极子天线的双臂感应到的差分信号转换为非平衡信号,进而输送至半波整流电路中进行直流转换,实现整流电路对差模信号输入的高效接收,以便整流电路对微波能量进行整流。此外,由于二极管的非线性特征,经其整流后,会有高次谐波存在,所以需要设计直通滤波器将谐波进行滤除,并将能量返回电路进行二次整流,从而进一步提高整流效率。最终设计的半波差分式整流天线,在负载为52Ω的条件下,入射功率33.8dBm时,中心频率5.8GHz处的RF-DC效率可以达到53.95%,并且在5.65GHz到6.1GHz之间,整流效率都可以达到50%以上。为了进一步提高整流天线的RF-DC的转换效率,本文设计了平衡式全波整流天线。首先为了提高偶极子天线的增益,在偶极子天线上加载了引向振子,带有引向振子的偶极子天线的增益可以达到8.1dBi。为了实现整流桥与天线之间的良好匹配,本文基于混合S参数设计了平衡式带通滤波器,其差模通带范围为:1.98GHz~3.45GHz,带内共模抑制可以达到-20dB以下。在整流电路的设计中,本文分别研究了基于桥式电路和倍压电路的整流结构,用整流桥代替二极管来实现RF-DC的转换,一方面可以提高对入射电磁波的利用率,另一方面还可以降低整流天线对入射电磁波的响应值,最终实现的桥式整流电路的最大整流效率可以达到72.3%,并且在2.2GHz~2.8GHz的频率范围内,整流电路的整流效果均达到了50%以上。而用倍压整流电路替代二极管电路,RF-DC效率可以达到62.5%。