面向微小型机器人的微波能量传输系统的研究

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:ggg042001
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微小型机器人以其体积小,成本低,以及能够在极端和狭小的空间内协作作业等特点,在军事,民用等特殊的场合有广泛的应用前景。尺寸的缩小,使得能量供给成为微小型机器人实用化的主要瓶颈之一。微波能量传输的供能方式具有较长的传输距离,较高的功率密度,及紧凑的结构使其成为微小型机器人供能的理想方式。本文在实验室原有的2.45GHz微波能量传输系统的基础上,为了进一步减小体积,更好应用于微小型机器人,提出了5.8GHz微波能量传输系统的研究。本文首先研究提高整流天线方向性及整流效率的方法。包括设计八木天线和反射板振子天线两种高定向天线作为接收天线,提高整流天线的定向性;建立整流电路模型,得到输出电压与输入功率之间的关系及影响整流效率的因素;设计阶跃阻抗共面带状线滤波匹配网络,减少集总元件中寄生参数的影响,并提高整流效率。并通过对整流天线的实验和测试,验证了模型的正确性及设计方法的合理性。其次,为了方便测试整流天线的性能及进行微波能量传输系统实验,本文采用锁相环,倍频,数控衰减等技术设计了4-6GHz频率功率可调的宽带微波信号源,并设计了5.8GHz的预放大及功率放大电路,保证微波发射系统的输出功率。最后,进行微波能量传输系统驱动双压电膜谐振机器人的实验,证明了微波能量传输为微小型机器人供能的可行性。实验结果也表明了整套系统具有较高的实用价值和较好的应用前景。
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