整流天线组阵等效模型与试验-易迪拓培训.PDF

空间电子技术 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 52 SPACE ELECTRONICTECHNOLOGY 2013年第3期 整流天线组阵等效模型与实验① 王业清,杨雪霞,江　 超 (上海大学通信与信息工程学院,上海　 200072) 　 　 摘　 要:文章将整流天线单元等效为一个直流源和负载的串联,以此提出整流天线串/ 并联组阵等效模型,得到 整流天线的组阵形式及最佳负载与阵元个数之间的关系。 利用所设计的低功率密度应用整流天线单元,用ADS软 件仿真了二元并联阵,实验测试了二元串联阵与二元并联阵,其仿真与实验结果均与组阵模型基本吻合,从而验证 了整流天线组阵模型的有效性。 并且提出了多元组阵的可行性方案,为大规模阵列设计提供指导。 关键词:整流天线;整流天线阵;整流电路;整流效率;等效模型 D O I:10.3969/ j.issn.1674-7135.2013.03.012 0　 引言 联阵,其结果与组阵模型基本吻合,验证了整流天线 微波输能技术是把能量以电磁波的方式从发射 组阵模型的有效性。 提出了多元组阵的可行性方 端传输到接收端,适用于不能或者是不便架设电力 案,为大规模阵列设计提供指导。 [1,2] [3] 线的环境 ,特别适用于太阳能发电卫星 、无线 [4] 1　 整流天线单元 传感网络 以及射频识别等。 整流天线作为微波输 能系统的接收部件,包括接收天线、低通/ 带通滤波 整流天线单元的接收天线和整流电路结构如图 器、整流二极管、输入输出阻抗匹配网络和直通滤波 1所示,该天线具有谐波抑制功能,免去了整流电路 器。 在自由空间传输过高的微波功率密度不仅对人 中的低通/ 带通滤波器;整流电路由输入匹配电路、 体产生潜在的危害,同时也会对通信电子设备带来 二极管和直通滤波器组成。 不利影响,IEEE标准对不同频率电磁波功率密度的 [5] 安全使用做了具体定义 。 近二十年来,学者在低 功率密度整流天线方面做了一些研究。 整流天线的转换效率随二极管输入功率的增大 而升高,由此可通过高增益天线阵来提高转换效 [6] 率 ,但是单个二极管功率容量有限,从而获得的直 流功率有限。 因此,必须研究整流天线的组阵技术。 整流天线的转换效率不仅与二极管输入功率和工作 (a)接收天线 频率有关,而且还受负载的影响。 文献[7]从实验 上研究了整流天线的组阵技术,文献[8]从理论上 分析了整流天线的组阵技术,提出串联结构用以提 高输出电压,并联结构用以提高输出电流。 文章介绍了整流天线组阵模型,分别利用串联、 并联模型分析和验证了二极管的组合形式以及最佳 (b)整流电路 负载与阵元个数之间的关系。 利用课题组所提出的 图1　 整流天线单元 一种低功率密度条件整流天线单元,用ADS软件仿 真了二元并联阵,实验测试了二元串联阵与二元并 运用 HFSS 电磁仿真软件设计接收天线,天线 ① 收稿日期:2013-05-24 2013年3期 王业清,等:整流天线组阵等效模型与实验 53 在中心频率5.8GHz 的增益为7.5dB。 运用ADS软 件设计整流电路。 其中二极管型号为HSMS2860,其 反向截止电压为7V,导通电压为0.3V,结