摘要
微波无线电能传输(MicrowavePowerTransmission,MPT)因其传输距离远、传输损耗小，以及不受云雾雨露干扰的特点，在偏远地区供电、无人机充电和太阳能接收等特殊场合具有广阔的应用空间。MPT主要分为发射端、自由空间和接收端三个部分，接收端的整流电路是重要的一部分。本文对如何提高微波整流电路的效率展开了研究。 因集中式架构对器件要求极高并不实用，本文在微波接收端采用了分布式架构。微波频段处于射频领域，本文利用传输线理论、史密斯圆图等微波理论知识阐述了微波整流电路的工作原理，并通过分析微波二极管的工作特性，揭示了输入功率和输出负载阻抗为影响整流效率的主要因素，为后面的研究提供理论基础。 针对分布式架构接收天线阵列功率分布不均匀的问题，本文研究了适合不同功率等级的小功率微波整流电路和自切换微波整流电路，对其阻抗匹配网络和谐波抑制网络深入讨论研究，同时提出了能够完成功率模式切换的T型微带线，提高了自切换微波整流电路在宽输入功率范围下的整体效率。 针对输出负载阻抗变化导致阻抗失配降低整流效率的问题，本文研究了最大功率点跟踪技术(MaximumPowerPointTracking,MPPT)，维持整流电路等效输出负载阻抗不变，削弱了输出端动态变化带来的影响，优化了在宽输出负载阻抗范围的微波整流电路整体效率。 为验证研究可行性，本文搭建了MPT系统实验平台。在单模块验证实验中，自切换微波整流板在输入功率范围(25.82~31.71dBm)内效率高于50%，MPPT电路板将输出负载阻抗范围(50~175Ω)内效率均提高至45%以上。在系统实验中，发射天线采用2×2阵列，接收天线采用3×3阵列，在传输距离3m、发射功率40W的条件下，接收端效率最高达到了49.25%，验证了本文研究的正确性。
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