近场多目标微波无线能量传输天线阵列的设计方法技术

本发明专利技术公开了近场多目标微波无线能量传输天线阵列的设计方法，首先以坐标变换为基础，获得发射天线上阵元与聚焦平面之间的位置信息；其次，以电磁场理论为基础，通过数学推导得出坡印廷矢量与波束收集效率的数学方程；再次，求解上述得到的数学方程，并得到对应的解；最后，将求得的解作为天线阵列的馈电激励，并得到对应的功率方向图

【技术实现步骤摘要】
近场多目标微波无线能量传输天线阵列的设计方法


[0001]本专利技术属于天线阵列设计
，涉及一种近场多目标微波无线能量传输天线阵列的设计方法
。

技术介绍

[0002]近年来，近场多目标微波无线能量传输技术在学术界和工业界等引起了广泛的兴趣
。
而如何实现近场多目标微波无线能量传输且保证较高的传输效率是所有微波无线能量传输系统的一个关键性问题
。
其中，波束收集效率
(Beam Collection Efficiency)
是衡量微波无线能量传输效率的一项关键指标
。
[0003]目前，国内外关于近场多目标微波无线能量传输天线阵列设计方法主要通过优化算法，通过优化阵列天线如有源相控阵天线的馈电激励，使其将电磁场波束辐射到预先设定的聚焦区域
。
然而，在实际工程中，受计算机算力和成本等因素的影响，上述方法具有较长的求解时间，进而无法快速评估近场多目标微波无线能量传输系统的效率
。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
近场多目标微波无线能量传输天线阵列的设计方法，其特征在于：首先以坐标变换为基础，获得发射天线上阵元与聚焦平面之间的位置信息；其次，以电磁场理论为基础，通过数学推导得出坡印廷矢量与波束收集效率的数学方程；再次，求解上述得到的数学方程，并得到对应的解；最后，将求得的解作为天线阵列的馈电激励，并得到对应的功率方向图
。2.
根据权利要求1所述的近场多目标微波无线能量传输天线阵列的设计方法，其特征在于：具体包括如下步骤：步骤1，求解阵列天线上各阵元与观察点之间的距离矢量；步骤2，根据步骤1所得结果求解阵列天线阵元在观察点上的电场和磁场矢量；步骤3，根据步骤2所得结果求解聚焦平面的坡印廷矢量；步骤4，根据步骤3所得结果求解聚焦平面总收集的能量；步骤5，求解平面阵列天线总发射的能量；步骤6，根据步骤4和步骤5所得结果建立波束收集效率的数学方程
。3.
根据权利要求2所述的近场多目标微波无线能量传输天线阵列的设计方法，其特征在于：所述步骤1的具体过程为：假设近场多目标微波无线能量传输系统包括
M
个聚焦平面和一个平面阵列天线，平面阵列天线包含
N
个相同的辐射单元，且阵元沿
x
轴和
y
轴均匀排列，间距
dx
＝
dy
，馈电激励分别表示为
(x
n
,y
n
)
，
ω
n
,n
＝
1,2,...,N
；同时假设每个聚焦平面上均有
K
个观察点，其中第
m
个聚焦平面
RX
m
上第
k
个观察点的位置矢量表示为
k
＝
1,2,...,K
，第
m
个聚焦平面
RX
m
对应
x
，
y
，
z
的旋转矩阵分别为
θ
x
，
θ
y
和
θ
z
分别表示绕
x
，
y
，
z
旋转轴的角度，定义逆时针为正，其中，第
m
个聚焦平面
RX
m
旋转后的第
k
个观察点的位置矢量表示为：示为：示为：示为：第
m
个旋转聚焦平面
RX
m
平移后的第
k
个观察点的位置矢量表示为其中，表示第
m
个旋转聚焦平面的平移矢量，个旋转聚焦平面的平移矢量，和分别表示
T
m
在
x,y,z
上的分量；
设平面阵列天线上第
n
个阵元的位置矢量
q
n
(x
n
,y
n
,0)
，第
n
个阵元与第
m
个旋转聚焦平面
RX
m
上第
k
个观察点的距离矢量为具体表示为：
4.
根据权利要求3所述的近场多目标微波无线能量传输天线阵列的设计方法，其特征在于：所述步骤2的具体过程为：第
n
个阵元与第
m
个旋转聚焦平面
RX

【专利技术属性】
技术研发人员：柳坤鹏，李勋，段宝岩，张逸群，陈光达，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：