微波整流天线研究进展
微波天线设计与优化技术研究
微波天线设计与优化技术研究随着无线通信技术的快速发展，各种应用场景的要求也不断提高。
在这个过程中，微波天线的设计和优化技术扮演了重要的角色。
本文将从微波天线的内涵和外延出发，探讨微波天线的设计和优化技术的研究现状和趋势。
一、微波天线的内涵和外延微波天线是一种用来发射和接收微波信号的器件，具有广泛的应用领域，如无线通信、雷达、卫星通信、广播电视等。
微波天线的内涵主要包括天线的结构、材料、制造工艺、频带等多个方面，天线的外延则是指天线的性能，常用的性能指标主要包括带宽、增益、辐射方向性、波束宽度、旁瓣电平等。
二、微波天线设计技术的研究现状微波天线的设计技术是指在满足一定的性能要求下，确定天线的结构参数和工艺参数的过程。
现有的微波天线设计技术主要包括以下几个方面：（一）计算方法计算方法是微波天线设计的基础，它通过求解获得天线的结构参数和性能。
目前主要有解析法、数值法、混合法和优化算法等。
解析法主要是通过数学表达式的推导，计算天线的性能参数。
数值法则是通过计算机模拟，离散的数字计算取代连续的表达式，如有限元方法、有限差分法和时域有限差分法等。
混合法是将解析法和数值法结合使用，不但同时具备了精度和速度，而且处理复杂结构时也更加灵活和强大。
优化算法则主要是通过对天线的结构参数进行优化，来实现某些特定的性能要求，如粒子群优化算法、遗传算法、模拟退火算法等。
（二）结构设计方法结构设计方法主要是指从工程实用角度出发，采用经验公式、规律和图形设计等快速、简洁的设计方法。
这种设计方法通常适用于标准化的微波天线和频段有限的天线，如半波偶极子天线、圆形贴片天线等。
（三）人工智能方法人工智能方法主要包括神经网络、支持向量机、贝叶斯网络等。
这些方法不但能够大大提高天线设计的效率和精度，而且能够处理一些非线性、复杂的信号处理问题，如天线阵列信号处理等。
三、微波天线优化技术的研究现状微波天线优化技术是在设计的基础上，对天线结构和参数进行进一步的优化，以满足特定的性能要求。
射频接收整流天线的研究与应用的开题报告
射频接收整流天线的研究与应用的开题报告一、研究背景及意义射频接收整流天线作为一种新型的天线技术，在无线通信系统、物联网、智能感知等方面具有广泛的应用前景。
射频接收整流天线可以将收到的无线信号转换为直流电能，实现能量的收集与转化。
同时在环保节能、绿色通信等方面也具有重要意义。
因此射频接收整流天线的研究与应用具有重要的现实意义。
二、研究目的及内容本课题旨在研究射频接收整流天线的基本原理、设计方法和优化技术。
具体研究内容包括：1. 射频接收整流天线的工作原理及基本结构设计原理的分析和研究；2. 射频接收整流天线的调试与测试技术、参数优化技术的研究，以提高天线的接收效率及直流输出效率；3. 基于仿真分析软件，对射频接收整流天线的工作原理和参数进行模拟及仿真；4. 设计射频接收整流天线实验样机，并进行实验，验证射频接收整流天线的实际效果。
本课题的研究内容将对射频接收整流天线的设计和制造提供理论指导和技术支持，同时推动射频接收整流技术的发展与应用。
三、研究方法1. 文献调研：研究射频接收整流天线相关的文献，了解天线的基本原理和发展趋势。
2. 理论模拟：通过建立模型和在仿真软件中进行模拟，研究射频接收整流天线的工作原理和参数。
3. 实验验证：建立实验平台进行参数的优化和效果的验证，以实际数据证明理论的正确性和可行性。
四、进度计划1. 第一阶段：文献调研及理论分析，时间预计3周；2. 第二阶段：仿真分析及参数优化，时间预计6周；3. 第三阶段：样机设计、制造及测试，时间预计8周；4. 第四阶段：写作、修改及答辩，时间预计4周。
五、预期成果完成该项研究后，预期取得以下成果：1. 了解射频接收整流天线的基本原理及优化设计技术；2. 建立射频接收整流天线的仿真模型，掌握仿真分析软件的使用方法；3. 设计出射频接收整流天线实验样机，并进行实验，获得实际效果；4. 撰写一份完整的论文，并参加学术答辩。
六、可能遇到的问题及解决方案在研究过程中可能会遇到如下问题：1. 设计出的射频接收整流天线实验样机无法输出直流电能；2. 天线的效率低，无法满足实际应用需求；3. 部分实验所需硬件设备难以获取。
宽功率微波整流电路研究进展
宽功率微波整流电路研究进展作者：杜志侠章秀银郑艳华来源：《南京信息工程大学学报（自然科学版）》2017年第01期摘要无线能量传输可以摆脱线缆的限制，实现传感器的远距离无线充电、无电池设备的低功率能量收集等。
首先介绍了无线能量传输的研究意义和工作原理，接着引出了其接收端的整流电路效率易受到输入功率波动影响的问题，并简要介绍了目前的一些解决方案；在此基础上介绍了3种采用无源网络减小对输入功率敏感的整流电路结构，这些结构能使电路在更宽的功率范围内实现高效率整流；最后展望了微波整流电路未来的一些研究方向。
关键词无线能量传输；整流电路；高效率；宽功率范围中图分类号TM461；TN622文献标志码A收稿日期20161121资助项目国家自然科学基金（61671210）；广东省自然科学基金（2015A030310249）作者简介杜志侠，男，博士生，主要研究方向为微波电路、无线能量传输。
章秀银（通信作者），男，博士，教授，2014年国家优秀青年科学基金获得者，教育部长江青年学者，中组部万人计划青年拔尖人才，主要研究方向为微波电路与天线、LTCC、无线能量传输。
zhangxiuyin@1华南理工大学电子与信息学院，广州，5106412广州大学物理与电子工程学院，广州，5100060 引言一般所说的无线能量传输指的是工作在射频的定向能量传输，工作频率远低于红外线和光学频率。
因为无线能量传输若采用红外线或者光学频率，在起雾或者下雨等恶劣天气下会遇到很多挑战[1]。
无线能量传输的思想自从电力被发现以来就已经存在。
在19世纪后期，特斯拉描述了在两点之间自由地传输能量而不需要物理连接对人类无与伦比的重要性[2]。
它打破了传统的通过电缆传播电能的方式，把能量转化为电磁波的形式从发射端发射出来，在空间中将其传播到接收端，开辟了一种新的能量传播方式。
一方面，无线能量传输可用于空间太阳能发电（SSP）或太阳能卫星（SPS），虽然仍在实验阶段，太阳能卫星的研究人员在超远距离和高功率的能量转换方面取得了进步，从而可以通过无线电波共享电能，即在地球周围的轨道站收集太阳能并通过无线能量传输将电能辐射到地面卫星接收站[35]。
微波天线技术的研究与发展
微波天线技术的研究与发展随着科技的不断进步和发展，微波天线技术在无线通信、雷达监测等领域中的应用变得越来越广泛。
微波天线技术是基于微波信号传输的一种通信技术，相比较于传统的有线通信方式，在信号传输速度、抗干扰能力等方面有很大的优势。
本文将围绕微波天线技术的研究与发展展开讨论。
一、微波天线技术的概念及发展微波天线技术是指基于微波信号传输的一种无线通信技术，在信号传输方面具有很高的速度和抗干扰能力。
微波天线技术起源于20世纪40年代，当时主要应用于雷达监测领域。
随着科技的发展，微波天线技术被应用于卫星通信、无线电视、无线网络和无线电台等领域中。
微波天线技术的不断创新和发展，为人们的生活带来更加便利和高效的体验。
二、微波天线技术的应用领域1、无线通信领域微波天线技术在无线通信领域中具有非常重要的应用价值，它能够提高信号传输的速度和质量，提高通信的稳定性和可靠性。
在移动通信网络、卫星通信和蜂窝网络中，微波天线技术的应用非常广泛。
通过微波天线技术，人们可以轻松地实现无线网络覆盖，提高无线通信的可靠性和稳定性。
2、雷达监测领域微波天线技术在雷达监测领域中也有着广泛的应用。
在军事上，微波天线技术被广泛应用于防空、导航和军事通信等领域。
在民用领域中，微波天线技术被应用于飞行监测、天气预报和海洋监测等领域。
3、无线电视领域微波天线技术在无线电视领域中也有广泛的应用。
在家庭环境中，人们可以通过微波天线技术接收各类卫星电视节目，提高人们的生活质量与娱乐性。
在商业领域中，微波天线技术也可以用于广告宣传、信息发布等方面，帮助企业扩大知名度和受众。
三、微波天线技术的发展趋势1、轻量化微波天线技术的发展趋势是轻量化。
现在的微波天线由于材料和组件等的限制，重量较大，难以应用于某些小型应用场合。
未来的微波天线应该能够通过材料的创新和工艺的改良，实现轻量化，并在一些小型化设备中得到更广泛的应用。
2、高可靠性微波天线技术的发展趋势是高可靠性。
无线能量传输整流天线技术研究进展
无线能量传输整流天线技术研究进展
刘童;蔺炜;邓敬亚
【期刊名称】《空间电子技术》
【年(卷),期】2024(21)3
【摘要】近年来,无线电技术不断发展,其中无线能量传输技术可以实现无线供电,引起了广泛关注,具有很高的研究价值和应用前景。
无线能量传输系统中的整流天线用来将接收到的电磁波转换为直流电,其转换效率是衡量系统能量传输能力的一个重要指标。
文中首先介绍了无线能量传输技术的基本原理,接下来阐述了无线能量传输整流天线的研究进展,总结了近年来整流天线设计的主流技术方案,包括多频段和宽带整流天线、谐波抑制整流天线、高增益整流天线、双极化整流天线、大功率及负载范围整流天线、基于电磁超材料的整流天线等,并讨论了不同方案的关键技术及优势,展望了未来的发展趋势。
【总页数】9页(P18-26)
【作者】刘童;蔺炜;邓敬亚
【作者单位】香港理工大学电机及电子工程学系;西安电子科技大学
【正文语种】中文
【中图分类】V443;TN386.1
【相关文献】
1.无线传感器网络中的整流天线技术研究进展
2.用于物联网中无线能量传输的电小尺寸惠更斯整流天线
3.超表面多波束天线技术及其在无线能量传输中的应用
4.一
种用于微波无线能量传输的S波段圆极化整流天线设计5.超声波无线能量传输技术应用与研究进展
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2024年微波天线及设备市场发展现状
微波天线及设备市场发展现状引言微波天线是无线通信系统中的重要组件，用于传输和接收无线信号。
随着移动通信技术的发展和智能设备的普及，微波天线及设备市场正迅速增长。
本文将介绍微波天线及设备市场的发展现状，并分析其未来的趋势。
市场概述微波天线市场的发展主要受到以下因素的影响：1.移动通信技术的进步：5G技术的不断发展，使得对微波天线的需求不断增长。
5G网络需要更高的频率和容量，微波天线可以提供更高的传输速度和更可靠的连接。
2.智能设备的普及：随着智能手机、平板电脑等智能设备的广泛使用，对微波天线的需求也在不断增加。
智能设备需要稳定的无线连接，而微波天线可以提供高质量的无线信号。
3.物联网的兴起：物联网的出现使得大量设备可以通过无线网络进行连接和通信。
微波天线作为物联网的重要组成部分，对其市场需求也有很大的促进作用。
市场分析产品类型微波天线市场涵盖了多种产品类型，包括：•陶瓷微波天线•天线阵列•小型基站天线•扁平微波天线应用领域微波天线广泛应用于以下领域：•移动通信：微波天线用于提供无线信号的传输和接收，支持移动通信网络的使用。
•卫星通信：微波天线在卫星通信系统中起到重要作用，可以实现卫星信号的传输和接收。
•航空航天：微波天线在航空航天领域也有广泛的应用，包括飞机通信和导航系统。
市场规模根据市场研究公司的数据，微波天线及设备市场在过去几年中保持了稳定增长。
预计到2025年，市场规模将达到XX亿美元。
市场竞争微波天线市场存在着激烈的竞争。
目前市场上主要的竞争对手包括：•网络设备供应商：如华为、诺基亚等，这些公司在网络设备市场上拥有强大的实力和全球化的销售网络。
•小型企业：在微波天线市场上也存在大量的小型企业，它们通过产品差异化和专业化来与大型公司竞争。
市场趋势未来微波天线及设备市场的发展有以下几个趋势：1.5G技术推动市场增长：随着5G技术的普及，对微波天线的需求将持续增长。
5G网络需要更高的频率和容量，这将进一步促进微波天线市场的发展。
整流天线研究背景
微波输能中的波束相控阵技术1983，第一个成功的微波输能火箭试验，微波电离层非线性交互试验（MINIX），这个实验室在高功率微波波束和等离子体间产生了新的等离子数据和理论，十年后，另一个微波输能火箭试验ISY-METS:包含了一个详细描述等离子体物理学的相控阵。
计算活跃等离子体波的幅度需要知道磁场和活跃等离子体波的角度。
这个相控阵技术能够很好的控制波束指向和磁场与活跃等离子体波的角度。
MILAX:(1992)96个砷化镓半导体放大器和4-b数字移相器与288个天线单元连接，工作于2.411 GHz。
每个放大器子阵列有三个天线（图1）。
相控阵的直径大约1.3m，测量的波数图形如图（图2），波束宽约6°，在0dbm的输入功率情况下，放大器的增益为42dB，（图3），放大器的功率附加效率为40%。
总共的微波能力是1.2KW，由没调制的连续波组成，测得的功率密度如图。
图1 1992,MILAX,第一个将相控天线阵用于MPT应用的实验图2 MILAX相控天线阵中的波束方向图图3 输出功率、效率、增益在微波输能领域，第一次运用相控天线阵的实验（图4）：汽车车顶安装相控阵，在无燃料飞机下行驶，微波波束指向该飞机（用计算机和从电荷耦合器摄影机上获取的数据来检测目标（飞机）的位置。
飞机上的整流天线阵共有120个整流天线（图5），各元件之间的间隔为0.7波长，在1W的输出直流电源情况下整流天线的效率为61%，该飞机仅适用了相控阵传输的微波能，飞行了大概十米的水平距离。
从整流天线阵最大可获取88W 的直流电源，足以使支撑飞机行驶。
图4 图5在MILAX实验前后，大概有两个MPT实验为飞行目标物提供微波能量，且没运用相控阵系统：1987，固定高空继电器平台实验：飞机宽2.9m，机翼总宽4.5m，传输2.45GHz，10KW 的微波，飞行距离长于150m。
1995，向高空长耐力飞艇传输能力实验：飞艇在离地面35-45m飞行，传输2.45GHz，10KW的微波。
微波天线项目可行性研究报告
微波天线项目可行性研究报告一、项目背景随着无线通信的广泛应用，对天线性能和效率的要求也越来越高。
微波天线作为一种重要的无线通信设备，在通信、雷达、导航等领域具有广泛的应用前景。
因此，对微波天线项目进行可行性研究，对于确定项目的前景和风险，提供决策依据具有重要意义。
二、项目目标本项目旨在研究微波天线的设计、制造和测试方法，评估其在无线通信领域的可行性和应用前景。
三、研究内容和方法1.研究微波天线的设计原理和技术要点，包括天线类型选择、结构设计、调整与优化等；2.研究微波天线的制造工艺，包括材料选择、加工技术、组装方法等；3.开展微波天线性能测试，包括频率响应、增益、辐射图案等指标的测定；4.评估微波天线在无线通信领域的应用前景，包括市场需求、潜在竞争对手等方面的分析和预测。
四、预期成果1.设计出一种具有较好性能的微波天线，能够满足无线通信的要求；2.制造出样品天线，并进行性能测试，验证设计的可行性；3.通过市场调研和竞争分析，对微波天线的应用前景进行评估，为后续推广和市场开发提供参考。
五、项目进度安排1.第一阶段（1-3个月）：了解微波天线的基础知识，研究设计原理和技术要点，制定项目计划；2.第二阶段（3-6个月）：进行天线设计和优化，寻找适合的制造工艺；3.第三阶段（6-9个月）：制造样品天线，并进行性能测试；4.第四阶段（9-12个月）：开展市场调研和竞争分析，评估应用前景，撰写项目报告。
六、项目风险分析1.技术风险：微波天线设计和制造涉及较高的技术水平，需要耗费较长时间和资源来解决技术难题；2.市场风险：无线通信市场竞争激烈，市场需求不稳定，需进行详尽的市场调研和竞争分析，降低市场风险；3.资金风险：项目需要投入一定的资金用于研究、设计、制造和测试等环节，需谨慎管理资金，确保项目顺利进行。
七、项目经济效益分析通过对市场需求和竞争情况的调研，结合产品的性能和成本，可以对项目的经济效益进行评估。
整流天线研究进展及设计方法概述
０ 引 言
微 波输 能 （ Ｍｉ ｃ ｒ ｏ ｗ ａ ｖ ｅ Ｐ ｏ ｗ ｅ ｒ Ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｍｉ ｓ ｓ ｉ ｏ ｎ ， ＭＰ Ｔ ） 概 念 由尼古 拉 ・ 特 斯拉 在 １ ８ ９ １ 年提 出 ． ２ ０世 纪 ６ ０年代 ， 由于 大 功率 微 波 源 的逐渐 成 熟 和微 波整流 二极 管性 能 的提 高 ， 使得 Ｍ Ｐ Ｔ系统 中发 射 源 和接 收整 流 天线 效率 得 以保证 ， 美 国开 始 ＭＰ Ｔ技 术 研究 ． 雷声 公 司 Ｓ ｐ ｅ ｎ ｃ ｅ ｒ 实
验 室在 １ ９ ６ ４年 完成 了 微 波驱 动 直 升 飞 机 的实 验 ¨ ， １ ９ ７ ４年 ， 喷 气 推 进 实验 室 （ Ｊ Ｐ Ｌ ） 在 １ ． ７ ２ ｍ 的距离获得 ５ ４ ％的 “ 直流． 直流 ” 系 统 效
率 Ｊ ， 但 是在 １ ． ５ ４ ｋ ｍ 的远 距 离 ， 系 统 效 率 只有 ６ ． ７ ％ ， 直 至 目前 ， 公开 报道 的远 距离输 能 系统效 率 基 本在 这 一 数 量级 ． ８ ０年代 以后 ， 加 拿大、 日本 等 国面 向近 空 间 通 信作 业 平 台 和太 阳能 卫 星应 用 相 继 展 开了 Ｍ Ｐ Ｔ技 术研究 Ｊ ， ２ ０ １ ０年 以来 ， 环 境 电磁 能 量 回 收 引起 了各 界
关 注 Ｊ ． 整 流天 线及 阵列是 Ｍ Ｐ Ｔ系 统 的关 键技 术之 一 ． 整 流天 线 由接 收 天线 和整 流 电路 组 成 ， 如图 １ 所示． 微 波 整流 二
中图分类号 Ｔ Ｎ ０ １ １ 文献标志码 Ａ
极管 工作 于大 信号 非线 性状 态 ， 产 生 的 高次 谐 波 可能 会 被 天线 辐 射 ， 造成 能量 的损 失 ， 谐 波是 影 响整 流 效率 的主 要 因素 之 一 ； 微 波整 流 二 极管 输入 阻抗 与输 入 功 率 和工 作 频 率 相 关 ， 二 极 管 输 入 阻抗 的匹 配 是影 响效 率 的另一 主要 因素 ． 因此 ， 在二极 管 输 入端 设计 低 通／ 带通 滤
整流天线研究进展及设计方法概述
杨雪霞１
整流天线研究进展及设计方法概述
摘要
微波输能（ ＭＰＴ） 技术通过微波波束
在两点之间进行能量的无线传输，可用
于太阳能卫星、近空间飞行器、无线传感
器等． 整流天线将微波能量捕获并转换
为直流，是 ＭＰＴ 系统的关键部件． 首先，
展开双频整流天线研究，于 １９９８ 年提出双频半波振
图 ２ 十字枝节 １ ８ ／ ２ ２ ＧＨｚ 整流电路 ［１１］
Ｆｉｇ ２ １ ８ ／ ２ ２ ＧＨｚ ｒｅｃｔｉｆｙｉｎｇ ｃｉｒｃｕｉｔ ｗｉｔｈ ａ ｃｒｏｓｓ ｓｔｕｂ
子整流天线 ［７］ ，在 ２ ４５ ／ ３ ３ ＧＨｚ 频点的整流效率分
１ 上海大学 通信与信息工程学院，上海，
２０００７２
Ｆｉｇ １ Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ ｏｆ ａ ｒｅｃｔｅｎｎａ
整流电路的核心指标是“ 微波⁃直流” （ Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ⁃Ｄｉｒｅｃｔ Ｃｕｒｒｅｎｔ，
ＭＷ⁃ＤＣ） 转换效率，它与输入的微波功率、工作频率和所接负载有关．
整流电路一般采用反应迅速、导通电压低的肖特基二极管，在普通微
线的研究工作基本上从突破这一限制展开．
１ １ 多 ／ 宽频整流天线
利用微波传输线在不同频率处具有不同电长度
和特征性阻抗的性质，通过适当调节阻抗匹配网络
的几何尺寸，可以实现多频段内的阻抗匹配．常用的
阻抗匹配网络有双 Ｔ 型、多枝节型、十字型等．
美国 Ｔｅｘａｓ Ａ＆Ｍ 大学 Ｋ．Ｃｈａｎｇ 教授课题组最早
造成能量的损失，谐波是影响整流效率的主要因素之一；微波整流二
极管输入阻抗与输入功率和工作频率相关，二极管输入阻抗的匹配
微波输能技术概述与整流天线研究新进展
3、标签天线的尺寸与形状
标签天线的尺寸和形状对天线的性能有很大影响。一般来说，较大的天线可 以提供更好的信号接收能力，但也会增加标签的体积和成本。因此，需要根据应 用需求选择合适的尺寸和形状。
二、标签天线的测量
1、S参数测量
S参数是描述天线性能的重要参数之一。通过测量天线的S参数，可以了解天 线的阻抗匹配、辐射方向和增益等性能。常用的测量设备包括网络分析仪和暗室。
4、智能整流天线的研究：未来的研究将利用人工智能和机器学习等技术， 开发智能整流天线，使其能够自动调整工作状态，提高系统的整体效率。
参考内容
RFID系统标签天线设计与测量
随着科技的快速发展，无线射频识别（RFID）技术已经广泛应用于各种领域， 如供应链管理、安全认证、物流跟踪等。RFID系统主要由读写器、标签和天线组 成。其中，标签天线的设计与测量对于整个RFID系统的性能至关重要。本次演示 将探讨RFID系统标签天线的设计与测量。
微波输能技术概述与整流天线 研究新进展
目录
01 一、微波输能技术概 述
02
二、整流天线研究新 进展
三、微波输能技术与
03 整流天线的及研究进 展
04
四、展望未来的研究 方向
05 参考内容
随着科技的快速发展，微波输能技术和整流天线成为研究的热点。本次演示 将概述微波输能技术的概念、原理和发展历程，同时介绍整流天线的相关进展， 以期为相关领域的研究提供参考。
二、整流天线研究新进展
整流天线是微波输能技术中的重要组成部分，其主要作用是将微波能量转换 为直流电。整流天线的研究新进展对于提高微波输能系统的效率和稳定性具有重 要意义。
近年来，随着材料科学和微电子技术的发展，整流天线的研究取得了一系列 重要进展。例如，新型的高效率整流天线、宽频带整流天线和高温超导整流天线 的研究，都极大地推动了微波输能技术的发展。
微波输能应用中整流天线阵列接收效率的研究
微波输能应用中整流天线阵列接收效率的研究韩英;黄卡玛【摘要】整流天线阵列是微波无线能量传输系统的重要组成部分，其接收和转换效率关系到能量无线传输的成败。
在5．8 GHz频段采用矩形、圆形和三角形3种微带贴片单元，分别以发射天线阵列最大口径效率和接收天线阵列最高接收效率为目标进行优化，仿真计算了各天线阵列对空间电磁来波的接收效率。
结果表明，天线单元形状会影响整流天线阵列的接收效率，相对于按发射天线阵列最大口径效率设计，以最高接收效率优化排布的整流天线阵列，对空间电磁来波的接收效果较好。
%Rectenna array is an important component of a microwave wireless power transmission system,its receiving and conver-ting efficiencies are crucial to the wireless power transmission.In this paper,a rectangular,a circular and a triangular microstrip patch antenna array are designed at 5.8 GHz and optimized respectively as transmitting antenna arrays for the highest aperture efficiency and receiving antenna arrays for the highest receiving efficiency.The receiving efficiency of these arrays for space electromagnetic waves is simulated and calculated by the electromagnetic simulation software.The simulation results show that the shape of antenna element will affect the receiving efficiency of rectenna array,and the rectenna arrays optimized for the highest receiving efficiency have better receiv-ing performance for space electromagnetic waves.【期刊名称】《无线电工程》【年(卷),期】2016(046)007【总页数】4页(P60-63)【关键词】微波无线能量传输;整流天线阵列;单元形状;排列组阵;接收效率【作者】韩英;黄卡玛【作者单位】四川大学电子信息学院，四川成都610065;四川大学电子信息学院，四川成都610065【正文语种】中文【中图分类】TN820.1微波无线能量传输(Microwave Wireless Power Transmission，MWPT)就是将电能以微波无线能量的形式从供电设备传输到接收设备，可以不需要借助任何导波系统，实现了功率传输的无线化。
微波和天线技术在5G通信中的应用研究
微波和天线技术在5G通信中的应用研究随着科技的不断进步和发展，我们的生活方式也在悄悄地改变着。
在这个新时代的来临时，我们更加注重信息共享和互联互通的需求，所以在这方面我们也迎来了一个全新的时代-5G时代。
5G通信技术是现在最热门的话题之一，据说这项技术的传输速度甚至将会比我们现在使用的联网方式更快。
但是，如果我们要实现这一目标，我们就必须拥有更加先进的微波和天线技术。
微波是电磁波的一种，它主要在高频段(1~300GHz)中传播。
微波频段和我们通常使用的电磁波频段(如收音机的频段)不同。
微波的传输距离较短，但是它的传输速度要远高于其他频段。
天线也是非常重要的，在我们的通信中，当信息被传输到一定距离后，我们就需要借助天线来接收和发送负载的数据。
5G通信需要更加高效和可靠的天线技术。
一般来说，天线的主要作用是收集或发射电磁波，使它们在特定的方向上传输和传播。
那么，微波和天线在5G通信中的应用研究究竟有哪些进展呢？一、微波技术在5G通信领域中，微波技术被广泛应用于数据传输和无线网络的通信，以及大规模的通信基础设施中。
微波技术的一个优点是在高频段带宽宽，这意味着更多的数据可以通过这种方式传输。
此外，微波技术还可以传输高速数据，这是10Gbit/s的另一优势。
目前，一种高频段微波——毫米波，已经成为了5G系统的主要技术之一。
毫米波可以提供更高的频宽和更快的传输速度，但同时又有一定的局限性。
毫米波信号的传输距离较短，易受阻隔物(如大楼等)的影响。
二、天线技术5G通信中天线技术的发展是为了更加高效地传输数据。
这种技术是通过改进天线的设计，来优化信号的质量和传输效率。
通常，我们使用的天线主要有三种类型:微带天线、阵列天线和多小区合成天线。
其中微带天线和阵列天线的优点是结构简单，易于制造。
微带天线可以在较小的尺寸内包含多个频段，以适应不同的通信需求。
阵列天线可以将不同的天线组合在一起，提高信号的质量和可靠性。
多小区合成天线是一种全新的技术，它可以将多个天线合并，形成更加可靠且高效的通信系统，领先于其他类型的天线。
微波与天线技术发展趋势研究
微波与天线技术发展趋势研究随着无线通信技术的不断发展，微波与天线技术的应用越来越广泛。
在工业、军事、医疗、通信等领域中，微波与天线技术都扮演着重要角色。
未来，微波与天线技术还将继续发展，推动各行各业的创新发展。
一、微波技术的应用领域1. 工业自动化微波技术在工业领域中得到了广泛应用，如微波干燥技术、微波加热技术、微波固化技术等。
利用微波加热技术可以实现快速加热，减少能源浪费，提高生产效率，这在制药、化工等行业中应用广泛。
2. 通信微波通信技术是无线通信技术的重要组成部分。
微波通信具有传输速度快、抗干扰能力强等优点，在广播电视、卫星通信、移动通信等领域得到了广泛应用。
3. 医疗微波医疗技术被广泛应用于肿瘤治疗、细胞治疗、疾病诊断、缓解疼痛等方面。
现在微波医疗技术已经进化到了无创治疗阶段，比如无创微波治疗系统（NIWMTS）可以实现从皮肤表面向患处直接照射微波，提高了治疗效果，减少了患者的疼痛。
二、天线技术的应用领域1. 通信天线作为无线通信的关键部分，具有接收和发送信号的功能。
在移动通信、卫星通信等领域得到了广泛应用，随着5G技术的发展，对于天线技术的要求也越来越高，例如带宽更大，功率更低，体积更小等。
2. 空天防御天线在空天防御方面也发挥着重要作用。
雷达天线可以检测到潜在的威胁来自飞行器、导弹、战斗机等。
此外，未来的通讯卫星，将使用光纤调制解调技术来取代通常的微波技术，从而实现更高的带宽和更远的通讯距离。
3. 基础建设天线技术在基础建设中也扮演着重要角色，如铁路信号系统、机场导航系统、城市轨道交通等。
这些系统需要天线来实现信号的发送和接收，保证运输系统的正常运行。
三、微波与天线技术发展趋势1. 增强高频率随着技术的不断发展，微波和毫米波技术正朝着更高的频率发展，新的频段为很多发展方向提供了更广泛的机会。
这也促使技术创新，如从CMOS 天线到纳米天线等新型材料等。
2. 空间整合随着物联网的兴起，传感器在数据世界中的扮演越来越重要，并且需要越来越多的无线连接。
宽功率微波整流电路研究进展
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杜志侠，等．宽功率微波整流电路研究进展．
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ＤＵ Ｚｈｉｘｉａ，ｅｔ ａｌ．Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｐｒｏｇｒｅｓｓ ｉｎ ｍｉｃｒｏｗａｖｅ ｒｅｃｔｉｆｉｅｒ ｗｉｔｈ ｗｉｄｅ ｏｐｅｒａｔｉｎｇ ｐｏｗｅｒ ｒａｎｇｅ．
同的功率范围分别实现高整流效率；然后通过功率
的方法，为研究者们拓展该研究的思路．
计串联、并联和桥式 ３ 种结构的整流支路，在 ３ 个不
限制．本文将介绍几种拓宽整流电路输入功率范围
特斯拉描述了在两点之间自由地传输能量而不需要物理连接对人类
无与伦比的重要性 ［２］ ．它打破了传统的通过电缆传播电能的方式，把
能量转化为电磁波的形式从发射端发射出来，在空间中将其传播到
接收端，开辟了一种新的能量传播方式．一方面，无线能量传输可用于
空间太阳能发电（ ＳＳＰ ） 或太阳能卫星（ ＳＰＳ） ，虽然仍在实验阶段，太
阳能卫星的研究人员在超远距离和高功率的能量转换方面取得了进
步，从而可以通过无线电波共享电能，即在地球周围的轨道站收集太
阳能并通过无线能量传输将电能辐射到地面卫星接收站 ［３⁃５］ ． 另一方
面，无线能量传输可用于非接触式射频识别、电动车辆和移动设备等
的无线充电．此外，由于采用远程供电的无线设备能移除大电池，使设
备体积更小，这种尺寸和质量的减小有利于增加一些概念设计的可
行性，例如极薄的、柔性的显示器 ［６］ ，基于隐形眼镜的增强现实（ ＡＲ）
技术 ［７］ 和智能微尘ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ［８］ 等．
采用微波作为能量传输媒介的无线能量传输，也称为微波输能，
主要用于远距离的能量传输和能量收集．微波输能的工作原理如图 １
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2016年第2期空间电子技术SPACE ELECTRONIC TECHNOLOGY1微波整流天线研究进展0付文丽，董士伟，董亚洲，王颖(中国空间技术研究院西安分院空间微波技术国家级重点实验室，西安710000)摘要:整流天线是微波无线能量传输和环境能量收集的关键技术之一。
文章对整流天线的应用场景作了概述，介绍了微波整流天线的主要组成及各部分的作用和特点。
综述了国内外对整流天线的研究热点和研究现状，讨 论了整流天线的应用前景和发展方向。
关键词：微波能量传输;整流天线；能量转换效率D O I：10. 3969/j.issn. 1674-7135.2016.02.001Development of Microwave RectennasF U W e n-li，DONGShi-wei，D O NG Y a-z h〇u，W A N G Y i n g(China Academy of Space Technology ( Xi, an) , National Key Laboratory ofScience and Technology on Space Microwave，Xi’an 710000, China)Abstract :Rectenna is one o f the key modules in microwave wireless power transmission and ambient energy harvesting systems. Firstly applications of r ectennas are reviewed with main components of rectenna module and their functions and characteristics investigated Secondly,development h istory and recent advances of rectennas are summarized. Finally,the application prospects and development direction of rectennas are discussed.Key words ：Microwave power transmission ； Rectenna ； Power conversion efficiency〇引言近年来，微波能量传输（M P T)在国内外受到越 来越多的关注。
M P T技术是空间太阳能电站最核心 的关键技术，此外，M P T技术还可应用于为平流层飞 艇和无人机等高空飞行器供电，对微小型机器人、传 感器网络、射频识别（R F I D)等系统进行能量补给。
整流天线作为微波能量传输的主要部件，是目前研 究的热点之一。
不同的应用场景对整流天线有不同 的要求，例如，对于为高空飞行器供电的整流天线，除要求其具有较高的能量转换效率之外，还要具有 较小的体积和重量，并且在大角度范围内保持高效 率;而对于传感器网络和射频识别等系统，则要求整 流天线体积更小便于集成，这样整流天线需要工作 于更高的频率，则能量转换效率势必会有所下降。
文章对整流天线的基本构成与特点、国内外对 整流天线的研究热点和现状、整流天线的应用和发 展前景作较为全面的概述。
1微波整流天线的构成与特点微波整流天线的目的是将天线接收到的微波信 号转换为直流，同时要求其具有较高的能量转换效 率与低纹波电压。
整流天线主要由接收天线、预整 流低通滤波器L P F、整流器件（一般为某种形式的二 极管）和输出直通滤波器组成，如图1所示。
接收天线的主要作用是收集尽可能多的微波能 量并将该能量送入预整流低通滤波器。
天线设计过 程中主要考虑的因素包括:工作频段的增益方向图、驻波、效率、功率容量、体积重量等。
天线形式可以①收稿日期:2015-10--2;修回日期:2015-11-17。
基金项目：国家重点实验室基金（编号:9140A20090314HT05310;9140C530203140C53232) 作者简介:付文丽（1988—）硕士,工程师。
研究方向为空间微波通信转发技术。
2空间电子技术2016年第2期是半波偶极子、喇叭天线、抛物面天线和微带天线 等，具体的选择视应用场合而定，例如对于无人机上 的接收整流天线，应具有尽可能高的功率质量比。
接收天线图1整流天线框图Fig. 1 Block diagram of rectenna预整流低通滤波器l p f主要有三方面的作用：首先，保证进人整流电路的信号频率不高于整流电 路工作频率;其次，防止由于整流器件非线性/-IZ特 性产生的高次谐波分量再次辐射，这样一方面减少 了对其他设备的干扰，另外一方面减小了整流天线 的能量损耗，从而提高其能量转化效率;此外，l p f 还可以为天线提供恒定的负载阻抗，实现接收天线 与整流电路之间的匹配。
整流器件是整流天线的核心，一般为某种形式 的二极管或晶体管。
二极管的主要性能参数包括: 功率处理能力、最大开关速度、/-F特性、工作频段的 阻抗、前向偏置电压、最大反向击穿电压、饱和电流 和效率等。
直通滤波器的作用是提取直流分量，而将其他 频率的信号反射回整流二极管，由于实际中无法实 现理想的低通滤波器截止响应，因此还是会有一些 低频分量会出现在整流天线的输出端，具体表现为 直流电压的纹波。
2微波整流天线研究现状2.1国外的研究对整流天线的研究是伴随着微波能量传输技术 的提出开始的。
I960年，Bro w n最早提出了整流天 线这个概念，并且实现了第一个工作于2. 45G H z的整流天线，该整流天线由28个半波振子构成，每个 振子末端接了由半导体二极管构成的桥式整流电 路，输出功率7 W，估算得到的效率约为40%[1。
随 后的几十年中，整流天线的转换效率和工作频率不 断提高。
1977年，美国雷神公司B i l l Brown设计了 一个由条状的铝质偶极子天线和一个肖特基势垒二 极管构成的整流天线，在2. 45G H z输人功率为8W 的条件下得到了 90%的转换效率[2]。
在研究单频率整流天线的同时，科家们也将目光转向双频整流天线。
2004年，美国科罗拉多大学 Joseph A等人研制出一款印制在柔性材料上，可同 时工作于2.45G H z和5.8G H z两个频段的圆极化整 流天线[]，如图2所示，该整流天线的增益为20dBl，其效率在X波段可达到60%。
图2双频段圆极化整流天线阵Fig. 2 Dual-band circularly polarized rectenna array当微波能量传输用于空间远距离供能时，提高 微波频率可以有效地减小收发天线尺寸，从而实现 系统小型化。
207年，Taxes A&M大学K Chang等 人制作了一款工作于35G H z的整流天线[]，当接收 天线接收到的功率密度为30m W/c m2时，转换效率 为35%，x2阵列和2 x2阵列负载端直流电压分 别为 0.45V和 1.73V。
通常一个整流天线单元无法得到所需要的直流 功率，因此需要对整流天线单元进行组阵。
2011 年，俄亥俄州立大学U.Olgun等人比较了射频合成 和直流合成两种不同整流天线组阵方式（如图3所 示）的R F-D C转换效率[5]。
对于射频合成方式，由于整流二极管一般在输人功率较高时具有更高的整 流效率，因此能够在主波束附近收集更多的能量;而 对于直流合成方式，由于每个整流电路与天线单元 ----对应，因此对人射波角度不是很敏感。
P R F(a)R F合成(b)D C合成图3整流天线阵列不同合成方式示意图Fig. 3Schematics of the rectenna array configurations2016年第2期付文丽，等:微波整流天线研究进展31001000Load Resistance/^图6 RF-DC-DC 电路效率与负载电阻关系曲线Fig. 6 Profiles of efficiency versus load resistanceof RF-DC-DC circuit为了解决整流天线在低输入功率情况下效率较 低的问题，203年，日本佐贺大学T M a t s u m g a 等人 提出了一种差模整流天线，如图7所示。
当接收功 率密度低至0.04W /m 2时，能量转换效率仍然高达 37.1%。
同时，他们提出的这种整流天线结构很容 易进行大规模组阵，且整流效率不会下降[11]。
在能量与信息协同传输系统中，整流天线接收 到的信号将不再是单纯的连续波信号，而是某种形 式的调制信号。
2014年，日本京都大学N Shimham 等人通过实验测试的方法对调制信号和连续波信号 的整流效率进行了比较。
测试结果表明，在频率为 24G H z 时F 类M M I C 整流天线（如图8所示）在连续 波输人时的整流效率为47. 9%，同时对16Q A M 和O F D M 两种调制信号作为输人时的整流天线性能迸行了测试，连续波信号和两种调制信号的R F -D C 转 换效率几乎相同，但两种调制信号的反射比远大于 连续波信号[2]。
通常整流天线阵列的能量转换效率明显低于单 元转换效率。
2013年，日本京都大学H K a m o d a 等 人研究了互耦对用于能量收集的整流天线阵列的影 响[10]，分析比较了不同天线单元（半波偶极子和环 形天线）和单元间距的性能，由于互耦效应的存在， 使得整流天线收集到的D C 能量大小与接收角度密 切相关。
当单元间距为0.7A 或0.8A 时，偶极子和 环形天线均能在侧射方向获得最大的D C 功率。
然 而，当需要在任意接收方向获得足够的功率时，单元 间距应为0. 8A 或更大。
目前报道的大部分整流天线都是采用肖特基二极管作为整流器件。
2012年，美国科罗拉多大学MRoberg 等人首次分析了采用晶体管作为整流器件的整流电路可行性[6]。
同年，T Reveymrnd 等人对采用G a N H E M T 器件设计的逆F 类放大器和整流电路进行了测试，其中整流电路测试框图如图4所示。
结 果表明，谐波控制类功率放大器可以工作于整流模式，功率放大器和整流电路效率在2. 14G H z 时均大 于 80%[7]。
Active LoopVPassiveTunerV a oV D DDUT4-Channel ReceiverSWAP图4功率放大器用作整流电路时的测试框图 Fig. 4 Measurement setup for the rectifying circuit为了解决整流电路效率会受负载和输人功率影 响的问题，日本京都大学Yong H u a g 等人于213 年提出了包括R F -D C 整流电路和D C -D C 变换器的R F -D C -D C 电路[]，设计了一个具有恒定输入阻抗的Buck-Boot 变换器用来匹配整流天线的最佳负载 值，如图5所示。