一种大功率的2.45GHz微波无线输电系统的制作方法

本发明属于微波天线技术领域，尤其涉及一种大功率的2.45GHz微波无线输电系统。

背景技术：

无线输电方式有磁感应、磁耦合、超声波、微波、激光等。短距离无线输电在技术上基本成熟，而中距离、远距离输电依然是挑战性的内容。微波输电是中远距离输电较为理想的方式，但是国内现有技术实现的微波输电存在距离短、功率小的问题。

综上所述，由于微波输电发射天线的定向性限制、微波输电整流端效率不高及接收功率太小等，国内现有技术实现的微波输电存在距离短、功率小的问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种大功率的2.45GHz微波无线输电系统，旨在解决国内现有技术实现的微波输电存在距离短、功率小的问题。

本发明是这样实现的，一种大功率的2.45GHz微波无线输电系统，所述大功率的2.45GHz微波无线输电系统包括：

微波发射端，用于产生微波信号；

微波接收整流端，用于接收微波信号，并整流；

所述微波发射端包括微波源、射频功率放大器、栅格定向天线；

微波源产生2.45GHz微波信号，射频功率放大器将小功率微波信号放大至25W，栅格定向天线将微波信号向空间中发射；

所述微波接收整流端包括微带天线阵列、整流电路；

微带天线阵列将空间中微波接收，整流电路将微波变换为直流为负载供电。

进一步，所述微带天线阵列包含126个微带矩形天线。

进一步，所述微带矩形天线通过SMA母头和SMA公头与整流电路连接。

进一步，所述微带矩形天线上焊接有SMA母头。

进一步，所述SMA公头焊接在输入低通滤波器上，输入低通滤波器、匹配电路、整流二极管、输出滤波器和电容集成在整流电路上。

本发明的另一目的在于提供一种利用所述大功率的2.45GHz微波无线输电系统制作的单矩形微带整流天线，其特征在于，所述单矩形微带整流天线以铝合金为底板，将整流天线固定在底板上组成整流天线阵列；连接2.45GHz微波源、25W功率放大器、栅格天线作为微波无线输电的发射端，整流天线阵列作为微波无线输电的接收端。

本发明提供的大功率的2.45GHz微波无线输电系统，使用2.45GHz微波方式实现无线输电，且提高无线输电的距离与效率，传输距离2m，整体传输效率为37％。所有微带天线阵列与整流电路使用普通FR4板材降低微波输电系统成本，经计算使用RF4板材制作整流天线阵列成本为2772元，使用Rogers RO4350B板材制作整流天线阵列成本估算为37800元；提高了微波输电的距离与效率，距离为2m，效率为37％。经测试，当负载为250Ω，发射功率为20W，该微波无线输电系统在2m处的系统传输效率为37％。

附图说明

图1是本发明实施例提供的大功率的2.45GHz微波无线输电系统结构示意图；

图中：1、微波发射端；2、微波接收整流端。

图2是本发明实施例提供的2.45GHz微波整流电路结构示意图。

图3是本发明实施例提供的大功率的2.45GHz微带整流天线阵列结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

下面结合附图对本发明的应用原理作详细的描述。

如图1所示，本发明实施例提供的大功率的2.45GHz微波无线输电系统包括：微波发射端1、微波接收整流端2。

微波发射端1包括微波源、射频功率放大器、栅格定向天线。

微波接收整流端2包括微带天线阵列、整流电路，其中微带天线阵列包含126个微带矩形天线。

微波源产生2.45GHz微波信号，射频功率放大器将小功率微波信号放大至25W，栅格定向天线将微波信号向空间中发射；微带天线阵列将空间中微波接收，整流电路将微波变换为直流为负载供电。

在本发明的实施例中：板材使用RF4，成本是ROGERS系列板材的10％以内。使用ADS高频设计软件设计中心频点为2.45GHz的线极化矩形微带整流天线，肖特基整流电路选用HSMS282B，设计低损耗的输入输出滤波器及各匹配电路。

如图2所示，单矩形微带天线与整流电路连接关系图如下所示：

微带矩形天线上焊接有SMA母头，SMA母头与SMA公头连接，SMA公头焊接在输入低通滤波器上，输入低通滤波器、匹配电路、整流二极管、输出滤波器和电容集成在整流电路上。

制作多个优化后的单矩形微带整流天线，以铝合金为底板，将整流天线固定在底板上组成整流天线阵列。连接2.45GHz微波源、25W功率放大器、栅格天线作为微波无线输电的发射端，整流天线阵列作为微波无线输电的接收端。调整发射端与接收端距离设置(1-5米)，使用串联电阻的LED灯最为负载进行微波输电的系统测试。在2米处点亮串联电阻的LED灯。

经实际测试，当负载为250Ω，发射功率为20W，该微波无线输电系统在2m处的系统传输效率为37％。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。