《基於聚焦天線陣列的無線能量收集研究》是依託復旦大學，由楊國敏擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：基於聚焦天線陣列的無線能量收集研究
- 依託單位：復旦大學
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：楊國敏
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
微波無線能量收集研究對探索發展可再生能源技術具有非常重要的意義。微波整流天線設計是無線能量收集系統中最關鍵的技術之一，本項目擬採用聚焦天線陣列實現高轉化效率微波無線能量收集。聚焦天線陣列的設計是直接從最優微波傳輸效率的角度出發，通過實現天線陣列與目標物間的最優傳輸實現天線的聚焦效果。該方法避免了考慮天線口徑情況、陣列單元耦合等複雜因素，為聚焦天線提供一種快捷、可靠的設計方法。將變容二極體和聚焦天線相結合實現波束、頻率、極化等可控的可調聚焦天線陣列。本項目具體內容包括:聚焦天線陣列在無線能量收集設計中的電磁理論分析和電磁、電路仿真,寬頻帶聚焦天線陣列設計與性能最佳化，基於變容二極體的可調聚焦天線在無線能量收集中的設計與性能最佳化，實驗設計與驗證等。本項目將為基於聚焦天線陣列的無線能量收集提供一整套理論分析、建模、仿真和驗證技術，為微波無線能量收集的發展和套用奠定基礎。
結題摘要
微波無線能量收集技術具有潛在的套用價值，近年來歐美等國都把該技術作為研究的重點。在我國發展面臨能源和環境問題日益嚴峻的今天，探索發展微波無線能量收集技術將有助於解決能源可持續發展問題。項目圍繞基於平面聚焦天線陣列的高轉化效率無線能量收集展開研究，課題主要採用功率傳輸系統最最佳化方法來研究設計聚焦天線，內容包括聚焦天線陣列在無線能量收集設計中的電磁理論分析和電磁仿真,寬頻帶聚焦天線陣列在無線能量收集中的設計與性能最佳化，不同聚焦距離和多目標無線輸能的可調聚焦天線陣列在無線能量收集中的設計與性能最佳化，高整流效率的整流天線研究與設計等。項目對無線能量傳輸線系統中多目標能量傳輸系統進行了研究。在2.45GHz頻段，研究了基於聚焦天線的雙目標4*4微帶天線陣列，採用無線傳輸最最佳化理論設計後分別實現的功分比為1:1和1:2，實現了多目標、不同功分比無線能量傳輸。在5.8GHz頻段，研究了兩個4*4微帶天線陣列，聚焦距離分別是10cm和20cm，傳輸的效率分別是65%和58%。項目對高整流效率的整流天線進行了研究。研究了採用缺陷地結構有效地抑制了高次諧波，當輸入功率為22.5dBm時最大的整流效率能達到83.7%，採用了雙極化的天線設計，當輸入功率為22.5dBm的時候對於任意傾角下入射的電磁波的效率大於72%。提出了一種具有全向圓極化性能的寬頻天線，並根據該天線設計了可涵蓋GSM1800到WiFi頻段內的所有波段的寬頻全向圓極化天線，設計了一種工作在低功率輸入下的四頻段整流電路，用來對通信頻段的GSM1800、CDMA2000、TD-LTE和WiFi頻段進行能量收集。在該項目的資助下發表SCI論文15篇，EI論文10篇，申請發明專利10項（其中已授權5項,已經轉讓專利4項）， 基於聚焦天線陣列的無線能量收集研究具有重要的理論意義和實用價值，對探索發展可再生能源技術具有非常重要的意義。
