微波无线输能

传输网络技术

微波无线输能内容简介2024/3/5内容简介2024/3/5三星GalaxyS6 2015年4月三星GalaxyS6Edge 2015年3月三星GalaxyS6Active索尼XperiaZ4v 2015年8月谷歌Nexus6 2014年10月摩托罗拉DroidTurbo 2014年10月诺基亚Lumia930 2014年04月内容简介2024/3/5

人类用电已经有160多年的历史了，我们所熟悉的电能输送都是靠电线，而随着时代的进步与科技的发展，传统的有线输电方式已经显得捉襟见肘甚至无能为力。采用无线输电技术（WirelessPowerTransmission-WPT）可以避免很多灾害对电力系统的侵扰。WPT在能源、通信、军事、深空探测等领域有广阔的应用前景，因此具有极高的科研价值。内容简介2024/3/5无接触式电能传输又名ContactlessPowerTransmission（CPT）英文名无线功率传输WirelesspowerTransmission（WPT）英文名就是不使用导线连接而借助于电磁场或电磁波等软介质进行能量传递的一种技术顾名思义内容简介2024/3/5磁感应耦合式磁耦合谐振式微波辐射式激光式微波无线输能2024/3/5原理设计

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微波电能传输的一般过程是，利用射频信号源将直流电转换成微波信号，即DC-RF；经过功率放大器（多级）将微波功率放大后辐射至自由空间，再由整流天线接收微波能量并整流，为负载提供直流电能。大功率微波源技术已经比较成熟。产生微波的真空管包括磁控管、行波管和速调管，固态器件有半导体器件和混合型器件。原理2024/3/5原理2024/3/5

微波发射天线的作用是将微波发射机产生的射频能量发射传输到接收天线口面上。用于微波无线输能系统的发射天线要求发射天线具有高聚焦、大功率的特性，能够实现能量的定向传输，所以通常采用口径功率密度较大的反射面天线。

在一些移动目标的微波无线输能系统中，发射天线需要根据目标的运动状态而改变波束的发射方向，实现波束方向或波束功率的控制，可选择相控阵天线，如具有自相位能力的回溯天线阵，不仅能够实现波束的高定向传输，而且还可以实现馈电机制可控，从而提高系统DC-DC的传输效率。原理2024/3/5

接收微波能量的器件也是天线，在接收天线上整合整流电路及整流所必须的滤波电路等就形成了整流天线，整流天线可以从自由空间中接收微波能量并将其整流为滞留能量提供给负载。

整流电路中低通滤波器的作用是让基频通过,阻止天线的其他频率分量进入整流电路,同时反射二极管产生的高次谐波;匹配电路实现接收天线与滤波器之间的匹配。直通滤波器的作用是只让直流通过,将基频及基频以上的谐波反射回到整流二极管,一方面提高了输出直流的平稳度,另一方面将反射的能量再一次整流利用，也可以把低通滤波器的功能用谐波抑制天线代替以减小整流电路体积。原理设计效率总结微波无线输能2024/3/5设计2024/3/5原理设计效率总结微波无线输能2024/3/5效率2024/3/5

传输效率是衡量微波无线输能系统性能的主要指标，是系统设计的主要依据，因此微波无线输能系统的设计需要根据各组件性能进行效率的研究，并结合组件的实际情况给出合适的指标分配，这也是对系统效率进行分析、改进和提高的重要途径。效率2024/3/5微波发射机效率：ηs发射天线效率：ηtr接收天线效率：ηr整流电路效率：ηrec直流合成效率：ηdc系统传输效率：效率2024/3/5微波功率源目前，大功率微波源技术已经比较成熟。普通磁控管是常规电真空器件中效率最高的，最高能达到80%以上，通常情况也有60一70%。在5.8GHz工作的电子能量转换效率可达58.5%。用于微波炉的商用磁控管直接用于相控阵的辐射单元,价格每只不超过15美元。因此磁控管在WPT系统中被较多的采用。效率2024/3/5整流天线

整流天线效率分为接收天线对微波的接收效率和整流电路的整流效率两部分。接收效率依赖于天线的优化设计，整流效率由二极管特性参数、直流负载以及对高次谐波的抑制能力等因素决定。使用肖特基整流二极管，转换效率可以达到80%以上。效率2024/3/5整体无线输电系统的输能效率就是以上各部分效率的乘积。如NASA对5.8GHz频段的DC一DC转换效率做了详细估算。三部分效率分别可达ηg=76.6%，ηt=81.5%，ηr=72.1%，实现了总体DC一DC效率为η=45%。原理设计效率总结微波无线输能2024/3/5总结2024/3/5发展前景：各大公共场所安