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； 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； 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； 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； 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。4.一种基于能量分布特性的提高能量传输效率的方法，其特征在于:步骤如下: (1)选择发射天线为卡塞格林天线，将发射天线的直径选为2.4米，进入步骤(2); (2)将接收天线与发射天线之间的传输距离设置为10米至14米之间，进入步骤(3); (3)将接收天线的口径面分为多个子区域，每个子区域包括4个微带接收天线单元，选择空气微带天线作为接收天线单元，多个接收天线单元组成微带天线阵列，测量接收天线口径面不同区域的能量分布，将接收天线的接收功率大于26dBm的区域，作为中心区域；将接收天线的接收功率在22dBm到26dBm之间的区域，作为次外围区域；将接收天线接收功率在16dBm到22dBm的区域，作为外围区域；将微带天线接收功率小于16dBm的区域，作为空置区域冲心区域、次外围区域、外围区域和空置区域组成接收天线口径面； (4)将步骤(3)的接收天线的口径尺寸选为2.4米*2.4米的正方形，接收天线的口径面的中心区域中的每个子区域放置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；将步骤(3)的接收天线口径面的次外围区域的每个子区域放置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；将步骤(3)的接收天线口径面的外围区域放置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；将步骤(3)的接收天线口径面的空置区域空置，即不设置微带接收天线单元； (5)采用微波发射机产生射频能量馈入发射天线，由发射天线辐射至空间，由步骤(4)接收天线接收射频能量，形成射频信号送至整流电路； (6)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。5.根据权利要求4所述的一种基于能量分布特性的提高能量传输效率的方法，其特征在于:所述步骤(5)的微波发射机的发射功率为50W。6.根据权利要求4所述的一种基于能量分布特性的提高能量传输效率的方法，其特征在于:所述步骤(4)的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区域，多个大小相同的子区域组成微带天线阵列； 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； 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； 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； 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； 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； 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；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；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； 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； 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； 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； 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； 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； 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； 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。
【专利摘要】一种基于能量分布特性的提高能量传输效率的系统及方法，考虑到接收天线端能量分布的不均匀性，以及整流电路的最佳效率与输入功率存在一个最佳匹配状态，基于能量分布特性，在不同的能量分布区域，采用不同数量的接收微带天线单元接收射频信号直接进入整流电路，或功率合成后进入整流电路，整流电路对射频信号进行整流处理后，将射频能量转换为直流能量后进入直流合成模块，直流合成模块对该直流能量进行合成处理后得到最终的直流输出功率，同时尽量减少不同部件之间的连接损耗，从而实现射频能量的最大化接收，完成整流效率的最优化设计，有效提升了系统链路的微波无线能量传输效率。
【IPC分类】H02J17/00
【公开号】CN105119387
【申请号】CN201510534902
【发明人】马海虹, 栗曦, 朱正贤, 徐辉, 张波, 王毅, 杨林, 董亚洲
【申请人】西安空间无线电技术研究所
【公开日】2015年12月2日
【申请日】2015年8月27日