移动式微波能量供给装置及其构成的微波能量传输系统制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种移动式微波能量供给装置，包括电源系统和微波发射系统，电源系统和微波发射系统置于可移动装置内，所述电源系统和微波发射系统通过电缆连接；所述微波发射系统包括控制系统、微波功率源、功率合成单元、发射天线及其伺服系统，所述微波功率源输出的n路微波信号输入功率合成单元进行微波相干功率合成后通过发射天线发射出去，所述发射天线为相控阵天线，具有可折叠结构，所述伺服系统根据控制系统输出的指令控制发射天线起竖和折叠，所述控制系统对n路微波信号相位和发射天线波束方向进行控制，实现微波相干功率合成和发射天线波束定向；n为自然数，且n≥2。本发明专利技术特别适合野外和移动设备的供电。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及微波能量传输技术，特别涉及一种移动式无线能量供给装置。
技术介绍
微波能量传输技术涉及微波能量发射和微波能量接收两个方面，是一种远距离无线能量传输技术。发射端将大功率微波信号发射到远端的接收天线，通过接收端的整流滤波等处理，为用电设备提供电能，本专利技术主要涉及发射端的微波能量发射传输技术。微波能量传输技术经过半个世纪的发展，取得了令人瞩目的发展和成果，为微波能量传输从实验走向实用奠定了良好的技术基础，也出现了诸如新能源、微系统供电、无线充电等诸多新的发展方向，具有广阔的应用前景。微波无线输能技术有着非常广泛的应用，如偏远、危险、难以架设线路的地区进行无线供电、为失去动力的低轨卫星加电供能、拯救坠落卫星、军事武器无线电力供应、为无人飞行器、无塔电台供电、架设空间能量链接(如地球到月球)、为空间电梯设想供能等等方面，具有极高的研究及应用价值。在微波能量传输
中，需要的微波功率是相当大的。由于单个微波功率源的输出功率受器件本身功率容量限制，采用微波功率合成技术是微波能量传输的重要方法。在现有微波功率合成技术中，分为相干功率合成与非相干功率合成技术两大类。微波相干功率合成具有效率高和便于控制发射单元相位实现定向发射的特点，在微波供能
受到越来越多的重视。要实现微波功率的相干合成和发射天线各个发射单元的相位要求，系统中各个微波功率源的发射频率、相位必须满足一定的条件，通常要求对各路微波功率源的微波发射频率和相位进行精确控制。传统的微波能量供给站均为特定需要供电的设备而建设，设备固定不可移动，其很大一部分原因在于供给站发射天线和接收天线的对准问题不能很好的解决。发射端稍有移动则会引起各路微波功率源相位不一致，不能达到同相的最佳微波能量传输状态。这时，则需要反复调整各路微波功率源的相位，以实现天线对准。因而大多数微波能量供给站均为固定建设，避免花费大量精力和时间进行天线对准。但是，固定建设的微波能量供给站存在诸多不足。首先，建设微波能量供给站成本较高，出于成本的考虑，不可建设大量的微波能量供给站。其次，微波能量供给站多用于突发状况下的紧急用电供应，固定建设的微波能量供给站利用率太低，并且不适合一些特定场合的用于，如野外、临时的能量供给站点，对移动用电设备的追踪供电等。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题，就是提供一种移动式微波能量供给装置，提高微波能量供给装置的利用率，扩大微波能量供给的适用范围。本专利技术解决所述技术问题，采用的技术方案是，移动式微波能量供给装置，包括电源系统和微波发射系统，其特征在于，电源系统和微波发射系统置于可移动装置内，所述电源系统和微波发射系统通过电缆连接；所述微波发射系统包括控制系统、微波功率源、功率合成单元、发射天线及其伺服系统，所述微波功率源输出的n路微波信号输入功率合成单元进行微波相干功率合成后通过发射天线发射出去，所述发射天线为相控阵天线，具有可折叠结构，所述伺服系统根据控制系统输出的指令控制发射天线起竖和折叠，所述控制系统对n路微波信号相位和发射天线波束方向进行控制，实现微波相干功率合成和发射天线波束定向；n为自然数，且n≥2。本专利技术的移动式微波能量供给装置，将电源系统和微波发射系统集成到移动装置内，实现了微波能量的移动化供给。本专利技术采用微波相干功率合成技术和相控阵发射天线，控制系统同时完成n路微波信号相干合成的相位控制以及相控阵发射天线各个辐射单元的相位控制，解决了移动微波能量传输系统发射天线波束快速调整和相干合成的难题。本专利技术发射天线采用可折叠结构，利用伺服系统进行控制，发射天线起竖架设和折叠收拢都非常方便灵活，满足设备快速移动和及时进入使用状态的要求。进一步的，所述控制系统采用神经网络算法，通过采集n路微波信号在各种非同步情况及同步情况下的发射天线场强数据进行学习训练，建立发射天线场强数据与n路微波信号相位之间的关系，发射天线工作时通过采集发射天线场强现场数据进行计算，精确控制n路微波信号相位，实现所述发射天线波束方向的调整；具体的，所述远场历史数据和远场及时数据与发射天线E面和H面方向图。本专利技术的该方案采用控制系统采用神经网络算法，通过采集发射天线E面和H面方向图数据进行n路微波信号相位控制和发射天线波束调整，具有控制方法简单，相位控制精确的特点，可以快速实现波束定向和微波功率相干合成。推荐的，所述可移动装置为轮式车辆或履带式车辆。采样轮式车辆或履带式车辆作为本专利技术移动式微波能量供给装置的移动装置，具有技术成熟，使用方便的特点。优选的，所述电源系统由燃油发电机构成。以燃油发电机作为电源系统，可以采用现成的柴油发电车辆，进一步降低生产成本。优选的，所述电源系统和微波发射系统分别置于2两车辆内。该方案电源系统和微波发射系统分别置于2两车辆内，大大增加了使用的灵活性，可以实现大功率电源系统或一台电源系统供给2台微波发射系统电能的技术方案，2台微波发射系统可以向不同方向发射微波能量，位不同方向的设备供给电力，实现双向能量中继站的功能。进一步的，所述电源系统由微波能量接受装置构成。该方案中，电源系统由微波能量接受装置构成，是一种典型的微波能量传输链的结构，可以实现野外超远距离的能量传输。本专利技术的微波能量传输系统，由至少2个移动式微波能量供给装置构成，其中的电源系统由微波能量接受装置构成，可以构成野外环境下的远距离微波能量传输链。本专利技术的有益效果是，本专利技术的微波能量供给装置可以快速布置到需要的地方，可应用于移动设备或不便于架设输电线路的地方供电，并且能够实现一对一或一对多的能量供给。本专利技术采用多路功率合成技术，能够提供大功率微波能量，满足大功率用电设备的要求。本专利技术采用神经网络控制技术，利用基于方向图和学习算法的快速相位追踪、调节，实现发射天线的快速定向和相干功率合成。本专利技术的微波能量供给站非常适合偏远地区和高海拔恶劣环境雷达站的能量补给，与降落平流层飞艇到地面进行能源补给方案相比，用移动式微波能量供给站给飞艇传输能量极大地降低了飞艇能源补给成本且避开了大型飞艇可控下降技术难度大、风险高等劣势。本专利技术可以直接为无人机提供能量供应，解决当前困扰高空侦查平台发展的问题。附图说明图1是本专利技术的微波能量供给装置结构示意图；图2是本专利技术的微波能量供给装置结构框图；图3是实施例微波功率源结构示意图。具体实施方式下面结合附图及实施例，详细描述本专利技术的技术方案。如图1所示，本专利技术的移动式微波能量供给装置，由电源系统和微波发射系统构成。电源系统和微波发射系统置于2台越野车辆内，电源系统车辆和微波发射系统车辆通过电缆连接，进行电能供给和控制信号传输。本专利技术的微波发射系统包括控制系统、微波功率源、功率合成单元、发射天线及其伺服系统，如图2所示。本专利技术的微波功率源输出的n路微波信号输入功率合成单元进行微波相干功率合，得到大功率微波信号，通过发射天线发射出去。本专利技术发射天线采用相控阵天线，具有可折叠结构，在伺服系统控制下完成发射天线起竖和折叠。控制系统可以对n路微波信号相位和发射天线波束方向进行控制，实现微波相干功率合成和发射天线波束定向。n为自然数，且n≥2。实施例本例移动式微波能量供给装置，电源系统和微波发射系统分别集成到2辆轮式越野车辆内，分别构成电源系统车辆和微波发射本文档来自技高网...

【技术保护点】
移动式微波能量供给装置，包括电源系统和微波发射系统，其特征在于，电源系统和微波发射系统置于可移动装置内，所述电源系统和微波发射系统通过电缆连接；所述微波发射系统包括控制系统、微波功率源、功率合成单元、发射天线及其伺服系统，所述微波功率源输出的n路微波信号输入功率合成单元进行微波相干功率合成后通过发射天线发射出去，所述发射天线为相控阵天线，具有可折叠结构，所述伺服系统根据控制系统输出的指令控制发射天线起竖和折叠，所述控制系统对n路微波信号相位和发射天线波束方向进行控制，实现微波相干功率合成和发射天线波束定向；n为自然数，且n≥2。

【技术特征摘要】
1.移动式微波能量供给装置，包括电源系统和微波发射系统，其特征在于，电源系统和微波发射系统置于可移动装置内，所述电源系统和微波发射系统通过电缆连接；所述微波发射系统包括控制系统、微波功率源、功率合成单元、发射天线及其伺服系统，所述微波功率源输出的n路微波信号输入功率合成单元进行微波相干功率合成后通过发射天线发射出去，所述发射天线为相控阵天线，具有可折叠结构，所述伺服系统根据控制系统输出的指令控制发射天线起竖和折叠，所述控制系统对n路微波信号相位和发射天线波束方向进行控制，实现微波相干功率合成和发射天线波束定向；n为自然数，且n≥2。2.根据权利要求1所述的移动式微波能量供给装置，其特征在于，所述控制系统采用神经网络算法，通过采集n路微波信号在各种非同步情况及同步情况下的发射天线场强数据进行学习训练，建立发射天线场强数据与n路微波...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘长军，黄卡玛，杨阳，郭庆功，朱铧丞，陈星，陈倩，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：四川;51