【摘 要】
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无源传感网在诸如石油管道监测、桥梁监测等领域有广泛的应用前景,而利用无线能传输给无源传感网供电是无源传感技术的一个重要发展方向,研究如何实现为传感节点高效提供无线能量具有十分重要的现实意义。针对诸如石油管道监测场景中一个发射点为多个地点分布的传感节点无线供电的实际需求,本文从多波束能量扫描技术和宽范围整流天线技术两个方面开展研究,主要研究内容如下:（1）在多波束能量扫描技术方面,重点设计了一套基于
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无源传感网在诸如石油管道监测、桥梁监测等领域有广泛的应用前景,而利用无线能传输给无源传感网供电是无源传感技术的一个重要发展方向,研究如何实现为传感节点高效提供无线能量具有十分重要的现实意义。针对诸如石油管道监测场景中一个发射点为多个地点分布的传感节点无线供电的实际需求,本文从多波束能量扫描技术和宽范围整流天线技术两个方面开展研究,主要研究内容如下:（1）在多波束能量扫描技术方面,重点设计了一套基于矢量调制的四通道移相网络系统,其中每个通道移相器由功率分配电路、矢量移相电路、功率放大电路构成;在此基础上配合设计了一款1*4圆极化阵列天线,通过控制四通道移相支路的相移输出实现了对圆极化发射阵列的波束扫描,为后续无线能量多波束扫描传输奠定基础。论文详细介绍了四通道矢量调制型多波束无线能发射系统组成、软硬件设计及测试成效,测试结果表明设计的多波束发射阵列在波束切换时具有良好的无线能传输特性。（2）在宽范围整流天线技术方面,在分析现有反射功率回收式整流电路优缺点的基础上提出了在反射回收结构中引入移相枝节的新方法,并从理论上证明了该方法能有效提升能量转换效率且具有宽适应性,接着具体设计并制作了相关整流电路,测试结果表明所设计的整流电路在宽入射功率水平、宽负载阻抗范围上保持高转换效率,其次设计了一款共形圆极化天线构成整流天线。并针对分布式无源传感网部署场景,设计了 4*4圆极化波束扫描发射阵列并结合上述整流天线搭建无线输能测试平台,评估传感节点的功耗,实现多点无线传感节点之间的稳定通信。总之,本文从多点无线传感节点的无线能传输需求出发,在分析无线能传输链路的基础上,设计了矢量调制多波束扫描阵列,提出了相位补偿反射功率回收整流新技术,构建了无线供电通信系统测试平台,提高了多节点无线供电的效能,为拓展无源传感网络的应用奠定了基础。
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