X波段大功率固態(tài)微波整流技術的研究.pdf

1、化石燃料的使用導致了當今人們生活環(huán)境的惡化，并且化石燃料是一種非可再生資源，正面臨著枯竭的危機。電能作為一種清潔安全能源已經(jīng)得到了廣泛的使用，無論是日常的家用電器還是新型的電力轎車，亦或是如今流行的無人機。然而在如今的生活和生產(chǎn)中，電能一般是通過導線進行傳輸或者是存貯在電池內(nèi)對設備進行供電，從而限制了移動設備對電能的使用，因此能量的無線傳輸?shù)玫搅嗽絹碓綇V泛的關注。無線能量傳輸有三種主要的實現(xiàn)方式：微波輻射、感應耦合和強磁耦合諧振。三種方

2、式的原理不同，其工作頻率、功率容量、傳輸距離和效率也不盡相同。感應耦合與強磁耦合諧振主要應用于中短距離的能量傳輸，功率也較小。而微波輻射的輸能方式由于可實現(xiàn)高聚焦特性，主要應用于超長距離的大功率輸能系統(tǒng)，其應用前景十分廣闊。
　　基于微波輻射輸能，本課題主要研究X波段大功率固態(tài)微波整流技術，結合功率分配與合成理論最終設計一臺結構緊湊、工作在X波段的寬帶、高效的大功率微波固態(tài)整流樣機。在X波段的整流效率基本在40％以上，最高能達到8

3、5%；輸出直流功率在3W到5W范圍內(nèi)。本論文主要工作包括以下內(nèi)容：
　　（1）基于空間功率分配合成網(wǎng)絡理論，結合徑向波導具有均勻場分布的特點，研究并提出了一種新穎的徑向波導鰭線陣功率分配網(wǎng)絡，具有結構緊湊、大功率、損耗小以及多路數(shù)的優(yōu)點；
　?。?）分析了徑向波導與圓波導的工作模式，通過討論其各個工作模式下場分布的特點，設計了一種圓波導TM01-徑向波導TEM模式的過渡結構；
　?。?）設計了一種同軸線-圓波導TM01

4、模式的轉(zhuǎn)換器，以方便對系統(tǒng)進行測試。該方案以階梯阻抗變換和場變換理論為基礎，提出了一種正反階梯狀探針結構，該探針可以有效的將同軸線的TEM模式轉(zhuǎn)換為圓波導的TM01模式；
　?。?）設計了一款二次諧波抑制濾波器。此濾波器以鰭線為載體，以連續(xù)阻抗變換為理論基礎，利用波紋加載的方法對鰭線過渡段進行設計，使其在基波頻段能夠無耗傳輸，同時抑制二次諧波；
　　（5）以鰭線為基本傳輸線設計了一款緊湊、高效的整流電路；該電路直接內(nèi)嵌在鰭線