【摘 要】
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随着科技的不断发展,无人机逐渐成为生活中常用的电子设备,其充电主要通过传统蓄电池供电方式,需要在地面上对蓄电池进行充电,因此在偏远山区进行作业时其续航能力成为难点。微波无线输能（MPT:Microwave Power Transmission）技术利用微波在空间中传输功率,可以为无人机持续供电。整个系统包括发射、传输和接收三部分,发射部分作为系统的微波源,为终端提供功率能量,传输部分是空间中微波的
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随着科技的不断发展,无人机逐渐成为生活中常用的电子设备,其充电主要通过传统蓄电池供电方式,需要在地面上对蓄电池进行充电,因此在偏远山区进行作业时其续航能力成为难点。微波无线输能（MPT:Microwave Power Transmission）技术利用微波在空间中传输功率,可以为无人机持续供电。整个系统包括发射、传输和接收三部分,发射部分作为系统的微波源,为终端提供功率能量,传输部分是空间中微波的损耗,接收端是对微波接收和处理并为终端提供直流信号,其直接与终端连接决定整个系统的效率,因此实际应用中需要对接收部分研究分析。本文以无人机供电为背景,结合微波无线输能技术设计了高效率整流电路和宽动态范围接收系统,主要的工作包括以下方面:以高效率整流为目的,分别设计了两款工作于不同频率和结构的整流电路。首先根据整流电路的传统结构设计了一款工作于2.45GHz的整流电路,其中整流二极管选择HSMS-282C,并且采用扇形结构直通滤波器。对所设计的整流电路进行实测并将其应用于无人机持续供电实验中,对实验结果进行分析。然后针对所组成接收系统尺寸大、排布复杂的问题对整流电路进行改进,提出并设计了一款高效率的小型化整流电路,工作频率为5.8GHz减小了整流电路的整体尺寸,采用并联带阻结构代替传统整流电路的前端低通滤波器,并且引入紧凑F类直通滤波器,得到整流电路的尺寸为27.3mm×25.0mm。实测结果表明,当输入功率为28d Bm时,整流效率达到最大值为67.8%。针对运动目标接收功率不稳定问题,并且为了实现一体化,设计了一款应用于无人机持续供电实验的宽动态范围接收系统。首先设计了宽动态接收功率范围的整流电路,在5.8GHz整流电路的基础上引入阻抗压缩网络,使得输入功率在19d Bm～31d Bm范围内整流效率均大于50%,其输入功率范围比未加阻抗压缩网络的整流电路增加了3d B。然后设计了微带圆极化接收天线并且实现整流天线一体化,在天线背面使用T型功分器为2×2天线单元馈电,并采用多层板将整流电路和接收天线分别放置在不同介质层实现一体化。最后分析了阵列规模为10×9的应用于无人机持续供电实验的接收系统。
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