一种2.45GHz基于相控的微波输电系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于相控的2.45GHz闭环微波输电系统，所述2.45GHz微波输电系统包括：微波发射微带天线、微波接收微带天线、数字移相器、整流二极管、低通输入椭圆滤波器、输出滤波器、匹配电路、采样电路、控制器、WIFI模块；所述柔性板材使用毛毡布；所述2.45GHz微波输电系统发射和接收微带天线采用中心频点为2.45GHz的线极化矩形微带天线，使用微带线侧馈方式馈电。本发明专利技术采用MPPT的方式控制数字移相器改变微波的相位，提高了微波发射的定向性，使得微波接收天线能够接收到更多的能量，提高了微波输电系统的传输效率。该微波输电系统的效率最高可达到70％。

【技术实现步骤摘要】
一种2.45GHz基于相控的微波输电系统
本专利技术属于微波输电
，尤其涉及一种基于相控的2.45GHz闭环微波输电系统。
技术介绍
微波输电作为无线输电方式的重要组成部分，国内外现仍处于实验室研究阶段。目前微波无线输电难以达到实际应用的关键因素在于整儿微波无线输电的系统的效率还比较低。效率较低的原因在于微波在空气中的传播特性所致，现阶段各企业及研究单位在研究如何提高微波输电的效率时，主要集中在天线技术、整流技术以及滤波器技术等，而忽略了对微波在空气中的传输特性进行研究。本专利技术提出了一种新的微波输电闭环系统，通过研究微波的相位特性，实现了对微波输电系统效率的提高。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于相控的2.45GHz闭环微波输电系统，旨在提高当前2.45GHz频率的微波输电系统的效率。本专利技术是这样实现的，一种基于相控的2.45GHz闭环微波输电系统，总体分为两部分微波发射端和微波接收端。发射端包括：频率源、功率放大器、功率分配器、微波发射微带天线、数字移相器、控制器、WIFI模块；接收端包括：微波接收微带天线、整流二极管、低通输入椭圆滤波器、输出滤波器、匹配电路、采样电路、控制器、WIFI模块。系统整体框图如图1所示。一种基于相控的2.45GHz闭环微波输电系统工作流程如下：频率源产生2.45GHz的信号，经过数字移相器进行相位调节后，再通过功率放大器将其放大一定的倍数，再由功率分配器将其分配给微带发射天线阵列，微带发射天线阵列将其以微波的方式发射出去，微带接收天线阵列接收到发射端发射的微波，先通过滤波器进行滤波，再通过匹配整流电流电路输出直流电供给直流负载，接收的控制器通过采样电路实时采样负载的功率，并通过串口将采集到的信息传递给接收端的WIFI模块，接收端WIFI模块再通过WIFI将信息传递到发射端的WIFI模块，发射端的控制器通过串口接收WIFI模块传递过来的负载端功率，通过MPPT控制算法实时调节微波的相位，使得系统工作在输出最大功率点。进一步，所述移相器使用步进角度5.625°的数字移相器。进一步，所述2.45GHz微波柔性整流天线采用中心频点为2.45GHz的线极化矩形微带天线，使用微带线侧馈方式馈电。本专利技术提供的基于相控的2.45GHz闭环微波输电系统，数字移相器采用移相芯片设计，集成度高，体积小，滤波器的插损仅有0.8db，采用低损耗高匹配效果的匹配电路，匹配电路由两段微带线构成，采样电路采用低功耗的直流采样芯片设计。经测试，基于相控的2.45GHz闭环微波输电系统在负载为200Ω时最高达到75％。附图说明图1是本专利技术实施例提供的2.45GHz微波输电系统整体框图。图2是本专利技术实施例提供的2.45GHz微波输电系统示意图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。下面结合系统框图对本专利技术的应用原理作详细的描述。基于相控的2.45GHz闭环微波输电系统包括：频率源、功率放大器、功率分配器、微波发射微带天线、微波接收微带天线、数字移相器、整流二极管、低通输入椭圆滤波器、输出滤波器、匹配电路、采样电路、控制器、WIFI模块。在本专利技术的实施例中：数字移相器采用MACOM公司的MAPS-010164芯片，使用电子设计自动化软件ADS进行设计，可实现以5.625°的步进角度完成360°的相位调节。使用HFSS三维天线设计软件设计中心频点为2.45GHz的线极化矩形微带天线，使用微带线侧馈方式馈电，使用两段微带线设计矩形微带天线的匹配。使用射频仿真软件ADS仿真肖特基整流二极管HSMS282B的大信号特性，并设计匹配电路。整流二极管后接λ/4长加大电容的输出低通滤波器。设计四阶低损耗的输入低通椭圆滤波器。设计输入滤波器与整流二极管及输出滤波器的匹配电路，使用两段微带线，以尽量小的损耗实现匹配。在ADS中进行整体参数优化，以达到整流效率最优，在AltiumDesigner中完善PCB板。采样电路采用低功耗直流功率芯片MAX4211设计，通过控制器可直接采样得到负载端的功率，发射端控制器根据负载功率的变化采用MPPT算法对数字移相器进行控制，使系统工作在最大功率点。以上所述仅为本专利技术的较佳实施例而已，并不用以限制本专利技术，凡在本专利技术的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本专利技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于相控的2.45GHz闭环微波输电系统，其特征在于，所述基于相控的2.45GHz闭环微波输电系统包括：频率源、功率放大器、功率分配器、微波发射微带天线、微波接收微带天线、数字移相器、整流二极管、低通输入椭圆滤波器、输出滤波器、匹配电路、采样电路、控制器、WIFI模块。

【技术特征摘要】
1.一种基于相控的2.45GHz闭环微波输电系统，其特征在于，所述基于相控的2.45GHz闭环微波输电系统包括：频率源、功率放大器、功率分配器、微波发射微带天线、微波接收微带天线、数字移相器、整流二极管、低通输入椭圆滤波器、输出滤波器、匹配电路、采样电路、控制器、WIFI模块。2.如权利要求1所述的基于相控的2.45GHz闭环微波输电系统...

【专利技术属性】
技术研发人员：李晓宁，宫大为，申世军，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川,51