● 摘要
本文以无线能量传输系统中整流天线的研究为背景,系统地对整流天线进行了理论分析和实验研究。利用整流天线收集能量对环境依赖少,方式灵活,将来在可穿戴设备、医疗器械、智能家居、消费电子和战争领域有着广阔的应用前景,然而目前整流效率较低,国内用于室内wifi环境能量收集的研究开展不多。
本文主要研究了工作在5.8GHz频段的圆极化整流天线,完成了对圆极化接收天线单元的仿真设计、加工以及测试。提出了一种新型周期结构的缺陷地结构(DGS)低通滤波器,将天线和滤波器设计一体化,显著减小了系统的体积;为改善圆极化天线单元的轴比带宽,在天线地板设计了光子带隙(PBG)结构,实现了圆极化特性的改善。本文设计的天线单元采用微带侧馈,易于组阵;设计了一种结构简单、体积很小的整流电路,将天线与整流电路结合在一起能够有效整流,经过仿真和实测,验证了设计的正确性。
在完成圆极化天线单元设计的基础上,为提高整流系统效率,论文对圆极化整流天线阵列进行了深入的研究和设计,提出了一种采用顺序旋转结构并联馈电结构,设计了四元圆极化天线阵和十六元圆极化天线阵。该天线阵具有较宽的轴比带宽和较高的增益,能够满足5.8GHz频段接收信号的要求,从而证实设计方法的有效性。本文设计的整流天线系统能够有效收集电磁能量,有较高的实用意义。
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