基于频率控制的封闭腔体微波无线输能技术

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作者 敬小炜 景建伟 +1 位作者 闫丽萍 刘长军 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第7期2257-2261,共5页

随着航空航天技术的快速发展,封闭腔体内的无线能量传输(Wireless Power Transmission,WPT)技术开始受到广泛关注.基于频率控制的WPT技术,可实现对电大封闭腔体(103×λ3)内的多方位传感器进行可控和高效的无线充电.电大腔体内的电... 随着航空航天技术的快速发展,封闭腔体内的无线能量传输(Wireless Power Transmission,WPT)技术开始受到广泛关注.基于频率控制的WPT技术,可实现对电大封闭腔体(103×λ3)内的多方位传感器进行可控和高效的无线充电.电大腔体内的电场分布对频率的变化敏感,利用频率变化实现对封闭腔体场分布控制.实验结果表明,在S波段的1 m3腔体最高WPT传输效率为96.6%.设计的宽带整流电路实测整流效率最高为80%,整流效率高于50%的带宽为1.65 GHz.在2.401~2.495 GHz频段实现控制双接收机的不同工作状态,展现其在航空航天器等封闭空间中为传感器无线供电的应用前景. 展开更多

关键词 电大封闭腔体 频率控制 高效率 S波段 微波无线能量传输 整流电路

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用于微波无线能量传输的无衍射电磁超表面设计

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作者 肖辉 苏东平 +1 位作者 宋伟 张淮清 《空间电子技术》 2024年第2期101-106,共6页

微波无线能量传输作为一种远距离能量传输技术受到广泛关注,但是电场随着距离增加会快速衰减。为了减缓电场衰减趋势,提高接收端功率,文章推导出了用于产生无衍射波束的相位计算表达式。另外,设计了一款相位覆盖360°,传输系数优于-... 微波无线能量传输作为一种远距离能量传输技术受到广泛关注,但是电场随着距离增加会快速衰减。为了减缓电场衰减趋势,提高接收端功率,文章推导出了用于产生无衍射波束的相位计算表达式。另外,设计了一款相位覆盖360°,传输系数优于-3dB的相位控制单元,并利用该单元设计了一个口径为500mm的超表面。仿真和实测数据显示,在加载电磁超表面后,电场明显增强,能量更加集中。微波无线传输实验结果表明,在发射总功率为36dBm时,相较于无电磁超表面情况下,接收端接收的能量最大可以提升9倍之多,证明了设计出的电磁超表面助于提高微波传能系统的传输效率。 展开更多

关键词 微波无线能量传输 电磁超表面 无衍射波束

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微波无线传能发射天线馈电相位鲁棒性优化设计

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作者 柳坤鹏 李勋 +1 位作者 孙小宇 刘晨阳 《空间电子技术》 2024年第3期48-55,共8页

为保证微波无线传能系统具有可靠且高的传输效率,针对系统中发射天线存在的馈电相位误差,提出了一种基于最差情况分析的多准则优化设计方法。首先,推导了发射天线电性能参数与随机馈电相位误差的数学关系。其次,基于最差情况分析方法,... 为保证微波无线传能系统具有可靠且高的传输效率,针对系统中发射天线存在的馈电相位误差,提出了一种基于最差情况分析的多准则优化设计方法。首先,推导了发射天线电性能参数与随机馈电相位误差的数学关系。其次,基于最差情况分析方法,建立了馈电相位随机误差的缩减区间描述模型。然后,提出了一种具有鲁棒性的波束收集效率优化设计方法。最后,通过蒙特卡洛方法验证了所提方法的有效性。 展开更多

关键词 微波无线传能 波束收集效率 敏度分析 天线阵列 移相器相位误差

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微波能量传输系统设计及试验 被引量：3

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作者 王颖 韦高 +4 位作者 董亚洲 董士伟 付文丽 李小军 冉立新 《中国空间科学技术》 EI CSCD 北大核心 2017年第3期19-27,共9页

面向空间太阳能电站应用,进行了固态体制微波能量传输技术研究。针对能量传输波束扩散导致收集效率低的问题,研究了基于人工媒质理论设计的完美匹配层的能量接收整流表面,通过调节人工媒质单元的结构参数实现天线输出阻抗与整流电路输... 面向空间太阳能电站应用,进行了固态体制微波能量传输技术研究。针对能量传输波束扩散导致收集效率低的问题,研究了基于人工媒质理论设计的完美匹配层的能量接收整流表面,通过调节人工媒质单元的结构参数实现天线输出阻抗与整流电路输入阻抗的共轭匹配,同时抑制整流电路高次谐波,省去原有匹配及低通滤波器,简化电路结构、实现高效微波能量吸收与转换。以空间太阳能电站规定的波束中心传输微波功率密度限制作为能量接收整流表面设计的约束条件,设计能量接收整流表面,结合固态体制微波能量发射端,搭建5.8GHz小规模微波能量传输系统开展了地面试验验证,实测结果显示整流表面能量转换效率最高为57.7%。此次试验验证了先进的固态能量传输试验系统,为空间太阳能地面缩比试验及未来空间太阳能电站的建设提供了技术支撑。 展开更多

关键词 空间太阳能电站 微波能量传输 天线 完美匹配层 整流 波束中心 功率密度

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一种915MHz紧凑型肖特基二极管微波整流电路 被引量：8

5

作者 陈彦龙 李凯 刘长军 《信息与电子工程》 2012年第1期64-67,共4页

为了提高射频标签(RFID)中基于肖特基二极管微波整流电路的效率,采用微带结构实现了一种915 MHz紧凑型的整流电路。该微波整流电路具有质量轻、尺寸小、整流输入功率动态范围大等特点,设计的仿真和实验结果显示:输入微波功率在13 dBm^22... 为了提高射频标签(RFID)中基于肖特基二极管微波整流电路的效率,采用微带结构实现了一种915 MHz紧凑型的整流电路。该微波整流电路具有质量轻、尺寸小、整流输入功率动态范围大等特点,设计的仿真和实验结果显示:输入微波功率在13 dBm^22 dBm的情况下,均获得了高于60%的整流效率。通过完善改进电路,可以进一步提高整流的效率,并应用于微波无线能量传输或大型RFID的微波整流天线。 展开更多

关键词 微波整流 微波无线输能 二极管整流器 射频标签

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回旋波整流器高频系统设计与粒子模拟研究 被引量：4

6

作者 赵晓云 李家胤 孙治国 《微波学报》 CSCD 北大核心 2008年第4期71-76,共6页

综述并分析了微波回旋波整流器的内在特殊规律。在此基础上,提出了等效电路与CST电磁仿真、PIC粒子模拟相结合的快速、实用的设计方法,较好地处理了注波互作用、腔体结构设计、阻抗匹配与互作用系统效率等问题。并利用这种方法设计了一... 综述并分析了微波回旋波整流器的内在特殊规律。在此基础上,提出了等效电路与CST电磁仿真、PIC粒子模拟相结合的快速、实用的设计方法,较好地处理了注波互作用、腔体结构设计、阻抗匹配与互作用系统效率等问题。并利用这种方法设计了一种互作用系统,给出了粒子运动轨迹图与转换效率。所得结果可直接用于实际器件的结构设计。 展开更多

关键词 微波回旋波整流器 无线输电技术 腔体设计 粒子模拟

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快回旋电子束波吸收微波能量过程的分析与计算 被引量：2

7

作者 王挺 王秩雄 《微波学报》 CSCD 北大核心 2005年第B04期62-65,共4页

分析了矩形谐振腔中快回旋电子束波共振吸收微波能量的物理机理,编制了跟踪单个电子、用4阶精度龙格-库塔法求解的半自洽程序,并据此计算了微波整流器谐振腔部分的转换效率η和谐振腔输出端电子束动能的离散性。结果表明,当共振条件ωc... 分析了矩形谐振腔中快回旋电子束波共振吸收微波能量的物理机理,编制了跟踪单个电子、用4阶精度龙格-库塔法求解的半自洽程序,并据此计算了微波整流器谐振腔部分的转换效率η和谐振腔输出端电子束动能的离散性。结果表明,当共振条件ωc=ω满足时,电子束非常有效地吸收微波能量,η≈99%;如果要求电子输出动能的离散性小于3%,则电子束的半径应不超过5mm。 展开更多

关键词 微波整流器 电子束 无线输电

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电子束横波器件原理及应用 被引量：1

8

作者 王秩雄 陈绳乾 黄建仁 《空间电子技术》 2011年第4期50-54,60,共6页

几十年前,前苏联成功研制了一系列电子束横波器件,其主要优点是线性、高效率和自保护。这些器件已在微波输电、雷达和通信中获得应用。文章对它们的结构、工作原理和技术参数等进行简要介绍。

关键词 微波电子学 电子束横波 非传统微波器件 微波输电

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电子回流对高功率无箔二极管效率的影响

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作者 向飞 罗敏 +2 位作者 李春霞 罗光耀 王朋 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第12期83-87,共5页

基于单电子在电磁场中的运动理论,对某过模微波器件,用无箔二极管通过分析其导引螺旋管磁场和电子发射区电场的分布与相互关系,证明了电子回流与电子束传输效率密切相关。效率实验研究表明:对大尺寸导引磁场,不同半径薄环阴极发射电子... 基于单电子在电磁场中的运动理论,对某过模微波器件,用无箔二极管通过分析其导引螺旋管磁场和电子发射区电场的分布与相互关系,证明了电子回流与电子束传输效率密切相关。效率实验研究表明:对大尺寸导引磁场,不同半径薄环阴极发射电子束电功率有较大区别;如果电子束半径小于50mm,二极管效率大于95%;如果电子束半径大于90mm,二极管效率小于75%。 展开更多

关键词 高功率 无箔二极管 电子束传输效率 过模微波源

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基于反射阵天线的无线输能系统设计与实验

10

作者 张淮清 王加鹏 +2 位作者 肖辉 陈建宇 肖冬萍 《微波学报》 CSCD 北大核心 2023年第1期30-35,共6页

微波无线输能技术因其传输距离远,易于调控,近年来受到广泛的关注。文中提出一款基于移动馈源的波束扫描平面反射阵天线,该阵列由19×19个移相单元构成,整体尺寸为490.2 mm×490.2 mm。通过仿真验证了提出的移相单元可以覆盖360... 微波无线输能技术因其传输距离远,易于调控,近年来受到广泛的关注。文中提出一款基于移动馈源的波束扫描平面反射阵天线,该阵列由19×19个移相单元构成,整体尺寸为490.2 mm×490.2 mm。通过仿真验证了提出的移相单元可以覆盖360°全相位,且反射系数大于-0.1 dB(97.7%)。基于CST全波仿真表明,设计的反射阵扫描角度为-28°~+25°。同时,搭建了一个微型的传能系统用于验证反射阵天线的性能。通过实验验证发现在有平面反射阵天线的情况下,在其辐射近场范围内,无线传能系统接收终端获得的功率提高约为无反射阵情况下的700%~1500%,非常有利于传能系统的能量传输。仿真和实验结果均证明该反射阵天线在微波无线传能领域具有一定的应用前景。 展开更多

关键词 微波无线输能 移相单元 反射阵天线 波束扫描

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一种新型高效宽带整流电路 被引量：1

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作者 蔡皓天 陈星 《电子技术应用》 2019年第12期56-58,66,共4页

提出一种新型高效宽带整流电路。通过在整流二极管前端串联一段微带线的方式,在其呈感性的范围内调节其长度,抵消二极管在基频上产生的容抗,使阻抗匹配时可以采用1/4波长阻抗变换方式取代单枝节匹配的方式,因而该整流电路的整体结构紧凑... 提出一种新型高效宽带整流电路。通过在整流二极管前端串联一段微带线的方式,在其呈感性的范围内调节其长度,抵消二极管在基频上产生的容抗,使阻抗匹配时可以采用1/4波长阻抗变换方式取代单枝节匹配的方式,因而该整流电路的整体结构紧凑,同时拓展了工作带宽。改进直流滤波结构中的扇形枝节,根据其影响直流电压波形的现象调节其尺寸,使得输出直流电压纹波平稳,进一步提高整流效率。设计了一只5.8 GHz整流电路,测试表明,输入功率在0~16 dBm的范围内,该电路整流效率都在55%以上,最高效率达到78.7%;在13 dBm输入功率时,达到70%以上整流效率的相对带宽有16.6%。 展开更多

关键词 微波无线能量传输 宽带 高效率 整流电路

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