無線輸能系統(tǒng)中陣列天線的優(yōu)化設(shè)計.pdf

1、無線能量傳輸，尤其微波能量傳輸(MPT，Microwave Power Transmission)，是未來能量輸運的重要方式之一。為了實現(xiàn)無線輸能系統(tǒng)傳輸效率最大，系統(tǒng)的發(fā)射天線可采用聚焦陣列天線，而接收天線可采用微帶陣列天線。針對收發(fā)陣列天線的設(shè)計，本文提出了一種MPT效率優(yōu)化方法。這是基于給定的陣元及其布局的MPT模擬系統(tǒng)的計算陣列天線的激勵分布的方法。根據(jù)激勵分布，指導(dǎo)饋電網(wǎng)絡(luò)設(shè)計。此方法不僅考慮了諸多陣列天線設(shè)計的影響因素從而大

2、大提高了設(shè)計的準確性，還獲得了特定平面上無旁瓣的橫向電場分布的天線特性。
　　本文采用MPT效率優(yōu)化方法，設(shè)計了二維16單元構(gòu)成的2.45 GHz聚焦微帶陣列天線。陣列天線將微波能量聚焦于菲涅耳區(qū)內(nèi)、軸向上距離口徑為10 cm處，并且模擬MPT系統(tǒng)最大傳輸效率為27.35％。與傳統(tǒng)的聚焦陣列天線相比，所設(shè)計的聚焦陣列天線采用微帶平面結(jié)構(gòu)，其主要特點是聚焦平面上的橫向電場分布沒有旁瓣而有利于接收天線以合適的口徑完全接收能量;實際聚焦

3、距離可達到66％的準確性。還討論了四種激勵分布所得到的聚焦效果對比。
　　本文又用MPT效率優(yōu)化方法設(shè)計了一種用于無線能量接收的6單元構(gòu)成的915 MHz高增益線極化微帶陣列天線。另外，還討論了陣元布局和天線尺寸對陣列天線性能的影響。在相同尺寸下，接收陣列天線A和接收陣列天線C的測量增益分別為9.89 dBi和10.03 dBi，而較小尺寸的接收陣列天線B的測量增益為9.24 dBi。所設(shè)計的接收陣列天線的重要特點是在距口徑中心給