微波輸能中Ka波段整流天線(xiàn)的研究與實(shí)現(xiàn).pdf

1、近年來(lái),隨著在全世界范圍內(nèi)人們對(duì)能源的需求量與日俱增,傳統(tǒng)能源面臨枯竭的危機(jī)。面對(duì)全球性能源危機(jī)愈演愈烈,開(kāi)發(fā)與利用空間太陽(yáng)能得到前所未有的重視,隨著空間太陽(yáng)能衛(wèi)星這一概念的提出,人類(lèi)全面開(kāi)發(fā)利用空間太陽(yáng)能將逐漸成為現(xiàn)實(shí)。微波輸能技術(shù)是太陽(yáng)能衛(wèi)星中的關(guān)鍵技術(shù),其主要應(yīng)用也在于此。此外,微波輸能技術(shù)在其他領(lǐng)域也獲得了廣泛應(yīng)用,如高空飛行器、惡劣環(huán)境的電力供應(yīng)和低功率密度應(yīng)用等。因此,對(duì)微波輸能技術(shù)的研究己經(jīng)變得越來(lái)越有應(yīng)用潛力和實(shí)際意義。

2、
　　整流天線(xiàn)是微波輸能系統(tǒng)中的關(guān)鍵器件,它是由接收天線(xiàn)和整流電路兩部分組成。在Ka波段中,35GHz為典型的大氣窗口頻率,該頻率電磁波穿過(guò)大氣層時(shí)衰減較小,表現(xiàn)為較少被反射、吸收和散射,傳輸效率高。此外,相對(duì)于傳統(tǒng)微波頻段,如S波段、C波段的整流天線(xiàn),Ka波段整流天線(xiàn)具有明顯的體積優(yōu)勢(shì)。鑒于以上原因,本文選擇35GHz作為整流天線(xiàn)的中心頻率。
　　本文的主要工作包括:
　　1.設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了兩款 Ka波段的微帶接收天線(xiàn)

3、,其工作頻率均為35GHz?；谖зN片天線(xiàn)設(shè)計(jì)原理、T型接頭和饋電網(wǎng)絡(luò)模擬仿真,借助于電磁仿真軟件HFSS,陣列天線(xiàn)的設(shè)計(jì)得以完成并實(shí)現(xiàn)。2×2陣列天線(xiàn)測(cè)試達(dá)到了13.9dB的增益以及1.45GHz的帶寬;4×4陣列天線(xiàn)測(cè)試達(dá)到了19.8dB的增益以及1.85GHz的帶寬。
　　2.設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了兩款 Ka波段的整流電路,其工作頻率均為35GHz。基于 S參數(shù)、諧波平衡、參數(shù)優(yōu)化等模擬仿真,設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了兩款高效的整流電路。為了便于

4、整流天線(xiàn)的系統(tǒng)仿真優(yōu)化,可將接收天線(xiàn)等效成內(nèi)阻與接收天線(xiàn)輸入阻抗相等的功率源,該功率源作為整流電路的信號(hào)源。該部分的工作重點(diǎn)在于分析不同頻率、不同輸入功率時(shí)整流電路的轉(zhuǎn)換效率。
　　針對(duì)兩款整流電路,對(duì)相同輸入功率以及不同輸入功率間的仿真轉(zhuǎn)換效率和實(shí)測(cè)轉(zhuǎn)換效率進(jìn)行了比較,并對(duì)觀(guān)察到的現(xiàn)象做了合理分析。對(duì)于串聯(lián)整流電路,在工作頻率為35GHz,輸入功率為18dBm的條件下實(shí)現(xiàn)了55％的最高轉(zhuǎn)換效率;而對(duì)于并聯(lián)整流電路,在工作頻率為3