【摘 要】
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微波输能（Microwave Power Transmission）技术在能源利用研究以及物联网技术等方面有着广阔的应用前景。整流天线作为微波输能系统中的关键部分主要由接收天线与整流电路两部分组成,其原理是通过天线接收空间中的微波能量,再经过整流电路将微波能量转化为直流能量输出。本文围绕整流天线中接收天线的设计与整流电路的设计两个关键技术展开研究。在对国内外相关研究充分调研的基础上,本文的主要研究
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微波输能（Microwave Power Transmission）技术在能源利用研究以及物联网技术等方面有着广阔的应用前景。整流天线作为微波输能系统中的关键部分主要由接收天线与整流电路两部分组成,其原理是通过天线接收空间中的微波能量,再经过整流电路将微波能量转化为直流能量输出。本文围绕整流天线中接收天线的设计与整流电路的设计两个关键技术展开研究。在对国内外相关研究充分调研的基础上,本文的主要研究内容如下:（1）整流电路方面,充分研究整流电路的设计方法与设计思路。针对不同的整流结构与整流二极管的特性展开对比分析。在此基础上分别设计了一款工作在2.45GHz的单频整流电路与工作在2.45GHz与5.8GHz的双频整流电路。电路设计中包含了输出滤波器的设计与匹配网络的设计。通过加入输出滤波器与匹配网络后的电路整体仿真,单频整流电路实现了78%的最大效率,双频整流电路在2.45GHz与5.8GHz处分别实现了73.76%与74.1%的最大效率。为了验证电路的实际效果,对两款整流电路分别进行了实物加工与测试。测试结果表明,单频电路实现了73.44%的最大效率,双频整流电路分别实现了67.65%与66.79%的最大效率。（2）设计了一款工作在2.45GHz的圆极化谐波抑制天线。通过加载双耦合枝节与蜿蜒缝隙实现了天线的圆极化与谐波抑制特性。仿真结果表明,天线对工作频率的二次谐波与三次谐波起到了一定的抑制作用,且具有接近0.1d B的最好轴比。为了验证天线的实际效果,加工了天线实物并进行了测试。测试结果表明,天线在2.295GHz处得到了接近0.1d B的最好轴比,3d B轴比带宽超过30Mhz,且天线的辐射特性以及谐波抑制特性与仿真结果基本吻合。（3）利用加载短路钉与蜿蜒槽的方法,设计一款工作在2.45GHz与5.8GHz处的双频天线,并进行了天线的实测与仿真结果的对比。测试结果表明,天线在2.3GHz处S11=-30.84d B,增益为2.57d B;在5.6GHz处S11=-24.06d B,增益为7.1d B。测试结果曲线趋势与仿真结果基本吻合。
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