波无线能量传输系统DC到DC(直流到直流)效率预算框图；
[0070]图9是本发明的微波无线能量传输系统DC到DC(直流到直流)传输效率随负载阻抗的变化曲线；
[0071]图10是本发明的微带接收阵列天线与整流电路一体化结构流程图。
【具体实施方式】
[0072]下面针对微波无线能量传输技术研究，提供了一个微波无线能量传输系统的具体实施例。
[0073]如图1所示，一种基于能量分布特性的提高能量传输效率的系统，包括:电源、微波发射机、发射天线、接收天线、整流电路、直流合成模块；
[0074]接收天线包括多个接收天线单元；
[0075]电源给微波发射机供电后，微波发射机产生射频能量，形成射频信号馈入发射天线，通过发射天线向空间发射射频信号；
[0076]接收天线的口径面划分为多个子区域，每个子区域设置4个接收天线单元，从空间接收射频信号；
[0077]若接收天线的子区域的每I个接收单元从空间接收到的射频信号功率与设定的整流电路的最佳输入功率相对比，射频信号的功率达到设定的整流电路的最佳输入功率，则该接收天线单元将接收到的射频信号送至整流电路；
[0078]若接收天线的子区域的每I个接收单元从空间接收到的射频信号功率达不到设定的整流电路的最佳输入功率，将子区域的4个接收天线单元分为2组，每组的2个接收天线单元接收的射频信号的功率合成后，得到合成信号1，将合成信号I与设定的整流电路的最佳输入功率相对比，若合成信号I达到设定的整流电路的最佳输入功率，则将该合成信号I送至整流电路；
[0079]若接收天线的子区域的每2个接收单元从空间接收到的射频信号功率合成后的合成信号I达不到设定的整流电路的最佳输入功率，则将子区域的4个接收天线单元接收的射频信号的功率合成后，得到合成信号2，将合成信号2与设定的整流电路的最佳输入功率相对比，若合成信号2达到设定的整流电路的最佳输入功率，则将该合成信号2送至整流电路；若合成信号2达不到设定的整流电路的最佳输入功率，则此处天线单元空置；
[0080]整流电路，对接收天线馈入的射频信号进行整流处理后，将射频能量转换为直流能量，送至直流合成模块，直流合成模块对该直流能量进行合成处理，得到最终的直流输出功率送至外部负载。
[0081]以下是一种优选的接收天线:
[0082]选择空气微带天线作为所述接收天线的接收天线单元，多个接收天线单元组成微带天线阵列，将微带天线阵列的口径面分为中心区域、次外围区域，外围区域，次外围区域在中心区域与外围区域之间，将微带天线阵列的中心区域分为多个区域，每个子区域放置4个微带接收天线单元，每I个微带天接收线单元直接与整流电路连接；将微带天线阵列的次外围区域分为多个子区域，每个子区域放置4个微带接收天线单元，将4个微带接收天线单元分成两组，每组微带接收天线单元接收到的功率合成后分别馈入I路整流电路；将微带天线阵列的外围区域放置4个微带接收天线单元，这4个微带接收天线单元接收的功率合成后馈入I路整流电路；接收天线阵列的口径尺寸选为2.4米*2.4米。
[0083]以下是一种进一步优选的接收天线:
[0084]选择空气微带天线作为所述接收天线的接收天线单元，微带天线阵列的口径为正方形，将微带天线阵列的口径划分为十三行和十三列的子单元，划分后产生多个大小相同的子单元，多个大小相同的子单元组成微带天线阵列；
[0085]将第一行第一列至第四列的子区域、第一行的第五列左半部分的子区域、第一行的第九列右半部分的子区域和第一行第十列至第十三列的子区域空置，将第一行的第五列的右半部分子单元至第一行的第九列左半部分的每个子区域放置4个微带接收天线单元，这4个微带接收天线单元接收的功率合成后馈入I路整流电路；
[0086]将第二行第一列至第三列的子区域和第二行第十一列至第十三列的子区域空置，将第二行的第四列至第十列的每个子区域放置4个微带接收天线单元，这4个微带接收天线单元接收的功率合成后馈入I路整流电路；
[0087]将第三行第一列至第二列的子区域和第三行第十二列至第十三列的子区域空置，将第三行的第三列至第五列和第三行的第九列至第十一列的每个子区域放置4个微带接收天线单元，这4个微带接收天线单元接收的功率合成后馈入I路整流电路；将第三行的第六列至第八列的每个子区域放置4个微带接收天线单元，将这4个微带接收天线单元分成两组，每组微带接收天线单元接收到的功率合成后分别馈入I路整流电路；
[0088]将第四行第一列的子区域和第四行第十三列的子区域空置，将第四行的第二列至第四列和第四行的第十列至第十二列的每个子区域放置4个微带接收天线单元，这4个微带接收天线单元接收的功率合成后馈入I路整流电路；将第四行的第五列至第六列和第八列至第九列的每个子区域放置4个微带接收天线单元，将这4个微带接收天线单元分成两组，每组微带接收天线单元接收到的功率合成后分别馈入I路整流电路；将第四行的第七列的每个子区域放置4个微带接收天线单元，这4个微带接收天线单元接收的功率分别馈入4路整流电路；
[0089]将第五行第一列的子区域的上半部分、第十三列的子区域的上半部分的子区域空置，将第五行的第二列至第三列和第十一列至第十二列的每个子区域放置4个微带接收天线单元，这4个微带接收天线单元接收的功率合成后馈入I路整流电路；将第五行的第四列至第五列和第九列至第十列的每个子区域放置4个微带接收天线单元，将这4个微带接收天线单元分成两组，每组微带接收天线单元接收到的功率合成后分别馈入I路整流电路；将第五行的第六列至第八列的每个子区域放置4个微带接收天线单元，这4个微带接收天线单元接收的功率分别馈入4路整流电路；
[0090]将第一列的第五行子区域的下半部分至第九行子区域的上半部分的每个子区域放置4个微带接收天线单元，这4个微带接收天线单元接收的功率合成后馈入I路整流电路；
[0091]将第十三列的第五行子区域的下半部分至第九行子区域的上半部分的每个子区域放置4个微带接收天线单元，这4个微带接收天线单元接收的功率合成后馈入I路整流电路；
[0092]将第六行的第二列至第三列和第十一列至第十二列的每个子区域放置4个微带接收天线单元，这4个微带接收天线单元接收的功率合成后馈入I路整流电路；将第六行的第四列和第十列的每个子区域放置4个微带接收天线单元，将这4个微带接收天线单元分成两组，每组微带接收天线单元接收到的功率合成后分别馈入I路整流电路；将第六行的第五列至第九列的每个子区域放置4个微带接收天线单元，这4个微带接收天线单元接收的功率分别馈入4路整流电路；
[0093]将第七行的第二列至第三列和第十一列至第十二列的每个子区域放置4个微带接收天线单元，这4个微带接收天线单元接收的功率合成后馈入I路整流电路；将第七行的第四列和第十列的每个子区域放置4个微带接收天线单元，将这4个微带接收天线单元分成两组，每组微带接收天线单元接收到的功率合成后分别馈入I路整流电路；将第七行的第五列至第九列的每个子区域放置4个微带接收天线单元，这4个微带接收天线单元接收的功率分别馈入4路整流电路；
[0094]将第八行的第二列至第三列和第十一列至第十二列的每个子区域放置4个微带接收天线单元，这4个微带接收天线单元接收的功率合成后馈入I路整流电路；将第八行的第四列和第十列的每个子区域放置4个微带接收天线单元，将这4个微带接收天线单元分成两组，每组微带接收天线单元接收到的功率合成后分别馈入I路整流电路；将第八行的第五列至第九列的每个子区域放置4个微带接收天线单元，这4个微带接收天线单元接收的功率分别馈入4路整流电路；
[0095]将第九行第一列的子区域的下半部分、第十三列的子区域的下半部分的子区域空置，将第九行的第二列至第三列和第十一列至第十二列的每个子区域放置4个微带接收天线单元，这4个微带接收天线单元接收的功率合成后馈入I路整流电路；将第九行的第四列至第五列和第九列至第十列的每个子区域放置4个微带接收天线单元，将这4个微带接收天线单元分成两组，每组微带接收天线单元接收到的功率合成后分别馈入I路整流电路；将第九行的第六列至第八列的每个子区域放置4个微带接收天线单元，这4个微带接收天线单元接收的功率分别馈入4路整流电路；
[0096]将第十行第一列的子区域和第十行第十三列的子区域空置，将第十行的第二列至第四列和第四行的第十列至第十二列的每个子区域放置4个微带接收天线单元，这4个微带接收天线单元接收的功率合成后馈入I路整流电路；将第十行的第五列至第六列和第八列至第九列的每个子区域放置4个微带接收天线单元，将这4个微带接收天线单元分成两组，每组微带接收天线单元接收到的功率合成后分别馈入I路整流电路；将第十行的第七列的每个子区域放置4个微带接收天线单元，这4个微带接收天线单元接收的功率分别馈入4路整流电路；
[0097]将第十一行第一列至第二列的子区域和第十一行第十二列至第十三列的子区域空置，将第十一行的第三列至第五列和第三行的第九列至第十一列的每个子区域放置4个微带接收天线单元，这4个微带接收天线单元接收的功率合成后馈入I路整流电路；将第十一行的第六列至第八列的每个子区域放置4个微带接收天线单元，将这4个微带接收天线单元分成两组，每组微带接收天线单元接收到的功率合成后分别馈入I路整流电路；
[0098]将第十二行第一列至第三列的子区域和第十二行第十一列至第十三列的子区域空置，将第十二行的第四列至第十列的每个子区域放置4个微带接收天线单元，这4个微带接收天线单元接收的功率合成后馈入I路整流电路；
[0099]将第十三行第一列至第四列的子区域、第十三行的第五列左半部分的子区域、第十三行的第九列右半部分的子区域和第十三行第十列至第十三列的子区域空置，将第十三行的第五列的右半部分子单元至第十三行的第九列左半部分的每个子区域放置4个微带接收天线单元，这4个微带接收天线单元接收的功率合成后馈入I路整流电路，接收天线阵列的口径尺寸选为2.4米*2.4米。
[0100]微波无线能量传输系统相关功能指标如下:
[0101]载波频率:2.45GHz
[0102]射频发射功率:50W
[0103]传输距离:多10米
[0104]发射天线:直径为2.4米的卡塞格林天线
[0105]系统直流到直流的传输效率:多16% (电源给微波发射机供电的直流功率到直流合成模块输出的直流功率)
[0106]如图3所示，在微波无线能量传输技术研究过程中，收发天线尺寸及能量传输距离的选择至关重要。不同接收天线离的口径面与发射天线不同距离上电场强度随距离的变化而不同，横坐标z0为接收天线离的口径面与发射天线距离，纵坐标为电场强度，本发明要求传输距离不小于10米，通过仿真可知，直径为2.4米的天线在11?13米距离范围内电场强度达到最大值，仿真结果如图3所示。因此本发明中收发天线之间的距离设置为12米。接收天线尺寸选择的原则是既要使传输功率的绝大部分落入接收天线口径内，又要折中考虑扩大天线口面尺寸的效率。对距离发射天线12米处(即接收天线所处位置)电场强度的口径分布计算结果如图4(a)所示，根据仿真结果拟选定接收天线的口径尺寸为2.4米。采用50W微波发射机提供射频能量馈入发射天线，用一个空气微带天线单元在距发射天线12米处，测得2.4米*2.4米矩形口径面处的接收功率分布，如图4(b)所示。同时，整流电路的整流效率与输入功率有关，存在一个最佳效率区域，电路结构及仿真结果如图5所示。由图4和图5所示结果可以看出，如果采用传统的天线