微波無線能量傳輸中微波整流電路的高效整流機制研究

《微波無線能量傳輸中微波整流電路的高效整流機制研究》是依託四川大學，由劉長軍擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：微波無線能量傳輸中微波整流電路的高效整流機制研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：劉長軍
• 依託單位：四川大學

項目摘要

微波無線能量傳輸以微波為載體實現能量的無線傳輸，具有眾多優勢和廣泛用途。該技術是目前微波領域的研究熱點之一。微波整流將微波轉換為直流，是微波無線能量傳輸系統的一個核心部分，是微波輸能中一項特有技術。本項目將以微波整流電路作為研究對象，從微波非線性器件上共性的時域電壓和電流關係入手，分析非線性器件特性制約整流效率的關鍵因素，探索高效微波整流電路的內在工作機制，指導微波整流電路的設計。在機理上，基於實驗測量完善微波非線性器件的模型，結合時域分析和頻譜分析，獲得微波非線性器件上電壓和電流與整流效率的關係。在實驗上，基於微波整流電路工作機制的分析，設計新型的微波整流電路，實驗驗證微波整流電路高效整流的工作機制。本項目將從新的角度分析高效微波整流電路工作機制，研究新型的高效微波整流電路，推動我國微波無線能量傳輸事業的發展。

結題摘要

項目按照計畫書執行，成功地完成了肖特基二極體模型參數的提取，開展了雙頻微波整流的研究，探索了F類負載對微波整流效率的影響。完成了對微波整流電路的時域分析，高效微波整流電路的整流機制進行分析和驗證，進一步進行大功率微波整流電路的研究。基於二極體整流的電路模型，分析了微波非線性整流器件上的電壓和電流與二極體輸入阻抗、整流效率的關係。根據推導的關係式，進行了倍壓式高效微波整流電路的設計，並通過實驗驗證了微波整流電路高效整流的工作機制。從時域上分析了微波整流電路效率與波形之間的關係，創新地提出了串聯帶阻濾波結構的整流電路，使用HSMS282肖特基二極體成功地將S波段整流效率提高到80%以上，研究成果發表在IEEE Trans. on MTT上。研究了阻抗壓縮網路（ICN）在微波整流電路中的套用，進一步提高了微波二極體整流電路的工作功率。在電晶體整流研究方面，利用柵極和源極之間的肖特基結進行整流，研究了場效應管整流電路並進行試驗驗證，並利用功率放大器的雙向性進行整流研究。在低功率整流方面，研究了低輸入功率下二極體整流效率與二極體模型中結電容、結電阻以及二極體類型的關係並完成了低輸入功率二極體的設計與製作。項目負責人第一作者或通信作者發表SCI論文XX篇，其中IEEE期刊6篇論文，包括1篇微波領域的頂級期刊IEEE Trans. on MTT，1篇IEEE Trans. on PS，2篇IEEE MWCL，2篇IEEE AWPL，獲得1項授權的美國發明專利，獲得1項四川省科技進步二等獎。項目研究成果成功套用到世界上首套雷達應急供電微波無線能量傳輸系統。