无线能量传输技术作为一种电池替代技术,以其用于供能时的可持续性受到广泛关注,并且逐步应用于低功率小型化应用场景。整流天线是无线能量传输系统中的重要部分,其转换效率也是整个微波输能系统效率的关键一环。提高整流天线的转化效率除了对整流电路的研究之外,接收天线性能的提升也尤为重要。在低功率环境中,无线能量传输系统的效果不尽如人意,天线的空间分集为准全向射频能量的接收提供了解决方案。采用3D形式的接收天线,可以克服发射天线的位置限制,由于多径效应的存在,也可以进一步收集空间中的能量。本文讨论了目前整流天线的研究状况,以及整流电路的基础原理和设计仿真方法,并且仿真测试了立方体形式的整流天线阵性能,具体研究内容如下:首先在整流电路方面,分析并仿真加工了工作在2.45 GHz的谐波抑制的倍压整流电路,通过添加扇形枝节,滤除了二极管非线性带来的基波和高次谐波,增加了整流电路的转换效率。在工作频段内,可实现最大65%的转换效率,仿真结果与测试结果趋势基本一致。其次为了3D整流天线的设计,分析并仿真了立方体结构接收天线特性。采用易于加工并且物理尺寸更小的微带短路贴片天线（SPA）,分析了不同放置以及不同基板大小的天线性能以及耦合状况,最终采用了30×30 mm~2基板尺寸的SPA天线,单个的SPA与立方体中的SPA增益分别为2.85 d Bi以及3.68 d Bi。最后设计了3D形式的整流天线阵列,五个整流天线依附在立方体支架各面,输出合成的直流信号。受天线与整流电路尺寸以及各个面接收信号的差异影响,采用并联的方式整合直流信号,天线与电流分别位于PCB板两端,考虑探针以及耦合馈电两种方式连接,受基板大小的限制,分别设计了小型化倍压整流电路以及对称整流电路。最终采用的立方体整流天线阵在发射信号为2.45 GHz频率,17 d Bm功率时,输出电压375 m V。