内容简介
本书是团队研究工作的技术成果和心得结，阐述了微波无线能量传输原理及发展历史，分析了微波无线能量传输的系统组成和基础理论，论述了微率源及空率合成、率发射天线、微波整流电路及微波整流技术、轻薄整流阵列天线的设计技术，并简要介绍了微波无线能量传输试验系统。;
目录
序;
前言;
第1章 传输原理及发展历史 pan class="Apple-converted-space">;
1.1 无线能量传输简介 pan class="Apple-converted-space">;
1.2 微波无线能量传输简介 2;
1.2.1 微波无线能量传输原理 2;
1.2.2 微波无线能量传输的特点和优势 3;
参考文献 7;
第2章 基础理论 9;
2.1 系统构成和效率分析 9;
2.2 空间匹配理论 1pan class="Apple-converted-space">;
2.2.1 天线口径场匹配 1pan class="Apple-converted-space">;
2.2.2率匹配 12;
2.2.3 阻抗匹配 15;
2.3 *大空间传输效率 17;
2.3.1 有线传输系统的*大输率 17;
2.3.2 传输效率计算公式 19;
2.3.3 收发天线互在远场区的*大空间传输效率 19;
2.3.4 接收天线处于发射天场区的*大空间传输效率 24;
2.4 *大空间传输-转换效率 3pan class="Apple-converted-space">;
2.4.1 确定发射场分布 32;
2.4.2 确定接收天线口径场分布 33;
2.4.3 接收天线口径非均匀划分 33;
2.4.4 根据二极管整流电路的阻抗特曲线设计接收天线单元 35;
参考文献 36;
第3章 微率源及空率合成 39;
3.1 连续波率微率源简介 39;
3.1.1 连续波率微率源的特点及应用 39;
3.1.2 连续波率微波管的类型 39;
3.1.3 磁控管工作的基本原理 4pan class="Apple-converted-space">;
3.1.4 磁控管的类型 44;
3.1.5 磁控管的特 46;
3.2 注入锁频磁控管 5pan class="Apple-converted-space">;
3.2.1 注入锁频基本原理 5pan class="Apple-converted-space">;
3.2.2 磁控管注入锁频系统 54;
3.2.3 注入锁频磁控管相率合成概述 58;
3.3 率固态微率源 64;
3.3.1 A 率放大电路 64;
3.3.2 B 类和C率放大电路 67;
3.3.3率合成放大电路 68;
参考文献 70;
第4章 率发射天线 72;
4.1 微波无线能量传输天线能要求 72;
4.2 发射天线常用类型 74;
4.2.1 抛物面天线 74;
4.2.2 波导缝隙阵列天线 74;
4.2.3 微带阵列天线 75;
4.2.4 微带反射阵列天线 76;
4.2.5 F-P谐振腔天线 77;
4.3 天线自动设计技术 78;
4.3.1 天线自动设计技术原理 78;
4.3.2 天线自动设计流程 80;
4.3.3 天线自动设计软件 83;
4.3.4 设计举例 85;
4.4 超材料天线 89;
4.4.1 电磁超材料原理 89;
4.4.2 非均匀、多层F-P 谐振腔天线 90;
4.5场聚焦天线 96;
4.5.1 发射天线场传输现象 96;
4.5.2场区的发射波束方向图分析 97;
4.5.3场聚焦设计原理 100;
4.5.4场聚焦天线实现方法 103;
4.6 超方向天线 105;
4.7 高温超导微带天线 106;
4.8 非衍射天线 110;
4.8.1 非衍射特 11pan class="Apple-converted-space">;
4.8.2 非衍射天线设计 112;
参考文献 115;
第5章 微波整流电路及微波整流技术 122;
5.1 微波整流技术 122;
5.1.1 原理 122;
5.1.2 谐波回收 125;
5.1.3 整流电路设计 128;
5.2 微波整流电路阵列 133;
5.2.1 二极管阵列概念 133;
5.2.2 2×2 肖特基二极管阵列整流电路设计 133;
5.2.3 型的肖特基二极管整流阵列 135;
5.2.4 率微波整流电路设计 138;
5.3 微波芯片整流技术 142;
5.3.1 微波整流芯片设计 142;
5.3.2 微波整流芯片仿真与测试 143;
5.4 微波整流直流输出管理 145;
5.4.1 整流电路输出端的串联阵列 146;
5.4.2 整流电路输出端的并联阵列 148;
5.4.3 整流电路输出端并联阵列与串联阵列的比较 150;
参考文献 15pan class="Apple-converted-space">;
第6章 轻薄整流阵列天线 154;
6.1 微波整流天线的发程 154;
6.2 微波整流电路研究的挑战 158;
6.3 宽缝圆极化天线设计 159;
6.4 宽缝圆极化整流天线设计 159;
6.4.1 圆极化实现 159;
6.4.2 谐波实现 160;
6.5 天线测试及结果分析 162;
6.6 整流电路设计 165;
6.6.1 整流电路设计步骤 166;
6.6.2 整流电路的测量及结果分析 17pan class="Apple-converted-space">;
6.7 宽缝整流天线的联合仿真及测量 173;
6.7.1 接收天线与整流电路的联合仿真 173;
6.7.2 测试系统及测试方法 175;
6.8 宽缝整流阵列天线整流效率的测量 179;
6.8.1 整流阵列天线组成原理 179;
6.8.2 串并联混合连接整流效率测量 18pan class="Apple-converted-space">;
参考文献 184;
第7章 微波无线能量传输试验系统 186;
7.1 率连续波微率源 186;
7.2 发射和整流阵列天线 189;
7.3 四川大学其他微波无线能量传输试验 192;
第8章 未来展望 193;
摘要与插图
第1章传输原理及发展历史
1.1无线能量传输简介
电磁波既可作为信号载体，又可作为能量载体，电磁无线能量传输是以电磁波为能量载体，以无线方式实距离或远距离能量传输。电磁能量无线传输的提出已经有一百多年的历史，但在20世纪前，因相关技术的不成熟而发展得较为缓慢。随着技术步、能源和环境问题的突出以及移动设备在生活中的大量使用，无线能量传输技术给人类展示了一幅异常诱人的画面，吸引了越来越多的注意力年来，电磁能量无线传输技术的发展更为迅速，取得了不少成绩。
目前常用的电磁能量无线传输方式主要有四种：激光无线能量传输、微波无线能量传输(Microwave Wireless Power Transmission,MWPT)、电磁耦合(ElectromagicReaction）和电磁谐振。它们有各自的适用范围距离可以选择电磁耦合和电磁谐振：远距离可以选择激光无线能量传输或者微波无线能量传输。
电磁耦合和电磁谐振传输距离短，率容量大，传输装置成本低，传输效率高。激光无线能量传输相对比较成熟，可以实现中远距离的能量传输，优点是波束窄，收发装置小，缺点是转换效率低、易受天气影响。
微波无线能量传输技术具有转换效率高、不易受天气影响率容量高的优点。为了克服微波波束在传输过程中的发散效应，实现率，需要口径面庞大的发射天线和接收天线。此外，用同一载波将能量传输与信息传输结合起来，可实现高速率无线携能通信。
无率传输（Wireless Power Transmission,WPT）,国内通常称为无线能量传输，是一种非接触传输能量的技术，是一个通过无线传输实现能量从能量源到电负载的过程，由电气工程师尼古拉·特斯拉提出[（-2]，如图1.1.1所示。典型的无线能量传输是以点对点的方行的。区别于传统有线能量传输技术，无线能量传输技术不需要线缆等作为能量传输的载体减少了线缆架设的工程量，并且避免了地理地势的影响。
1.2微波无线能量传输简介
1.2.1微波无线能量传输原理
微波无线能量传输技术是指把电能转化为微波能量后，利用发射天线将微波能量辐射远方指定区域，然后通过接收天线收集微波能并利用微波整流电路将其转化成电能，从而实现能量的远距离无线传输。以微波为载行无线能量传输和转换的技术一旦成熟并得以大规模工程化应用，将会给现代国防军事和人类社会带来的影响，例如，对偏远和高海拔达站的应急能源补给，对飞艇等长航时飞行器的能量供给，对空间太阳能电站的能量补给。
典型的微波无线能量传输系统主括以下几部分：微率源、发射天线、接收天线、整流电路。其基本工作原理为：直流电通过微率源等装置转变为可载能量的微波，然后通过发射天线以定向微波波束的形式发射出去，接收天线接收率微波，后微波通过整流电路重新转变为直流电。
微率源，用于将直流电转变为微波。它应该具有率、低噪声以及质比等特点。目前具有将直流电转变为微能的器件主括磁控管、速调管、行波管、半导体放大率源等。
微波无线能量传输发射天线，要求具有高辐射效率等能。发射天线的主要作用是将从微率源传来的微波能量以一种低损耗的方式辐射向自由空间，并使其波束方向可以控制，以便让尽可能多的微波能量传输到接收天线处。
微波无线能量传输接收天线截获空间中的微波能量。为了截获更多的微波能量，接收天线需要设计为具有大口径面积、率和率。
微波无线能量传输整流电路，用于将微波能量转变为直流电能。整流电路与接收天线相连接，整流电路需要与接收天线阻抗匹配，避免反射的谐波被接收天线再……