[發(fā)明專利]一種基于近場聚焦非陣列天線的微波能量傳輸系統(tǒng)

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• 申請日: 2021-06-30
• 公開（公告）號: CN113629896A
• 公開（公告）日: 2021-11-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 禹旭敏;任俊毅;趙穎;施錦文;李小軍;王穎;董士偉
• 申請（專利權(quán)）人: 西安空間無線電技術(shù)研究所
• 主分類號: H02J50/20
• 分類號: H02J50/20;H01Q15/16;H01Q21/00
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 張歡

1.一種基于近場聚焦非陣列天線的微波能量傳輸系統(tǒng)，其特征在于，包括：微波發(fā)射機、收/發(fā)天線系統(tǒng)和微波整流電路；收/發(fā)天線系統(tǒng)是一對互為共軛的近場聚焦天線，天線采用橢球反射面形式；根據(jù)所述微波能量傳輸系統(tǒng)所需能量傳輸效率和所需的傳輸距離，確定收發(fā)天線口徑和載波頻率；微波發(fā)射機實現(xiàn)直流功率到微波功率的轉(zhuǎn)換，發(fā)射天線將微波能量發(fā)射出去，經(jīng)自由空間傳輸后，接收天線接收該微波能量，微波整流電路將微波能量整流轉(zhuǎn)換為直流能量，完成對目標(biāo)供電。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于近場聚焦非陣列天線的微波能量傳輸系統(tǒng)，其特征在于，收/發(fā)天線系統(tǒng)包括橢球反射器a、橢球反射器b、饋源a、饋源b；橢球反射器a位于橢球a中，橢球a的形面由橢圓a繞其長軸旋轉(zhuǎn)一周得到；橢球反射器b位于橢球b中，橢球b的形面由橢圓b繞其長軸旋轉(zhuǎn)一周得到；橢圓a和橢圓b的長軸重合，兩個焦點在點F2重合，橢圓a的另一個焦點F1處放置饋源a，饋源a指向橢球反射器a的中心，橢圓b的另一個焦點F3處放置饋源b，饋源b指向橢球反射器b的中心；由饋源a在點F1處發(fā)射出的電磁波經(jīng)過橢球反射器a反射后，在焦點F2處實現(xiàn)能量匯聚，波束經(jīng)過F2后散射并被橢球反射器b反射，最終被饋源b接收；橢圓a和橢圓b形狀尺寸相同，饋源a和饋源b結(jié)構(gòu)尺寸相同；橢球反射器a為發(fā)射天線反射器，饋源a為發(fā)射饋源組件，橢球反射器b為接收天線反射器，饋源b為接收饋源組件。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于近場聚焦非陣列天線的微波能量傳輸系統(tǒng)，其特征在于，饋源a和饋源b為變張角光壁喇叭。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于近場聚焦非陣列天線的微波能量傳輸系統(tǒng)，其特征在于，橢圓a和橢圓b的橢圓長軸和短軸的長度根據(jù)需求設(shè)定。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于近場聚焦非陣列天線的微波能量傳輸系統(tǒng)，其特征在于，收/發(fā)天線在Grasp軟件建模，采用矩量法仿真計算，通過優(yōu)化傳能距離、反射器形面尺寸、饋源波束寬度得出不同狀態(tài)下的理想傳輸效率，得到RF-RF傳輸效率與收發(fā)間距/菲尼耳區(qū)距離的關(guān)系曲線；根據(jù)對所需收/發(fā)天線的傳輸效率和傳輸距離的要求，由RF-RF傳輸效率與收發(fā)間距/菲尼耳區(qū)距離的關(guān)系曲線確定天線的菲尼耳區(qū)距離；

根據(jù)菲尼耳區(qū)距離R＝2D²×f/c確定天線口徑和載波頻率；

其中，D為天線口徑，f為載波頻率，c為光速。