【摘 要】
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移动设备以其快速发展和广泛应用,逐步改变着人们的生产生活,无线充电技术是保障移动设备稳定续航的关键。在无线能量传输模式中,通过射频频段（RF）的微波能量辐射,可以实现长距离功率传输,使充电更便捷灵活,成为无线能量传输研究的热点。本课题针对微波能量辐射模式下由辐射波束不集中带来巨大损耗的问题,引入波束控制技术,研究了一种可方向回溯的无线能量传输系统,基于相位共轭原理实现辐射波束聚焦供能,为移动设备的
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移动设备以其快速发展和广泛应用,逐步改变着人们的生产生活,无线充电技术是保障移动设备稳定续航的关键。在无线能量传输模式中,通过射频频段（RF）的微波能量辐射,可以实现长距离功率传输,使充电更便捷灵活,成为无线能量传输研究的热点。本课题针对微波能量辐射模式下由辐射波束不集中带来巨大损耗的问题,引入波束控制技术,研究了一种可方向回溯的无线能量传输系统,基于相位共轭原理实现辐射波束聚焦供能,为移动设备的无线充电提供了有效便捷的模式,具有广阔的应用前景和实际意义。具体研究内容如下:基于方向回溯原理,研究设计系统发射端的外差混频相位共轭结构,创新性提出子阵列替代阵元的模式结构,有效减少了相位共轭回路的数量,降低系统的射频硬件成本,并有效提高系统的总体发射增益。针对系统方向回溯波束控制总体方案,研究与设计了基于空气介质的高增益微带发射天线阵列,在天线增益和3d B主瓣波束宽度之间做了优化平衡设计,使得天线阵元和阵列更适用于阵列波束合成和能量聚焦。基于微波能量接收高效要求,研究与设计制作了植入式圆极化接收天线,基于单馈多模法添加的四个梯形开槽产生双频的激励模,天线在1.86-1.94 GHz和2.39-2.51 GHz两个频段内谐振,以多频段模式提升了系统能量接收效率。针对系统能量传输高效率要求,研究了能量转换与管理单元的优化设计。研究与设计了工作频率为2.4 GHz的射频整流器和用于宽电压输入、稳压输出的能量管理电路,并对其性能进行了测试与验证。最后进行了能量传输系统的整体测试,对比验证本系统的方向回溯性能。并将植入式接收天线放置在模拟医疗应用场景测试,结果表明该系统具有应用于植入式无线充电的可行性。
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