本发明属于微波功率传输领域，涉及一种微波到直流的转换方法及系统。
背景技术：
人类为获取能源造成了严重的环境污染。人类用电主要靠水电、火电和核电，但它们对环境影响很大。而风电、地面光伏电、潮汐电和温室热气流电等只能提供小量电力。因此，只能从空天方面入手。1m2的光伏电池在阳光城中午直射，能发0.3kw的电力；在平流层和更高的空、天由于没有大气层的衰减，能发36kw的电力。在空、天产生的电力用微波柱高效送回地面。规划的空间太阳能电站送回的电力为500万kw，相当于几个核电站。而且是长期持续，清洁环保，海量能源。一般太阳能照射在地球上每平方米的功率大概在1000瓦。太阳能电池板砷化镓的电池现在效率最高，转化效率大于37％。一平方米的功率也就是370瓦，一小时也就是0.37度。而商用太阳能电池效率仅13-22％。因此，空天太阳能电站是解决能源危机的根本出路。
空天太阳能电站包括：光伏发电、微波产生、微波传输和微波整流等环节。其中“微波产生、微波传输、微波整流”统称微波功率传输mpt(microwavepowertransmission)。就目前人们掌握的技术而言，大功率(若干kw)微波整流是mpt的瓶颈问题。微波整流就是把微波功率转换(整流)为直流(或工频交流)功率。
现阶段，国内外学者花了大量人力物力，历时几十年研究，得出来的方法有：
基于肖特基二极管或场效应管的整流天线和整流天线阵。由于半导体器件限制整流天线只用于小功率(瓦级)实验项目中。发明人也随先者作了实验研究，得到1瓦直流功率。算得上是同领域中的较高水平。但离mpt要求还差4至6个数量级。参见“微波整流天线研究进展”《空间电子技术》。
回旋波微波整流器cmr(cyclotronmicrowaverectifier)具有功率大(千瓦级)，效率高，无谐波辐射等优点，是很有前途的大功率微波整流方案。但由于cmr是电真空器件，具有体积大、重量重和价格贵等缺点，以致于目前市场上无货供应。
微波加热的热电偶产生直流电。市场上有的器件效率低和功率小。如hi-z公司的热电组件hz-20，其效率为4.5％，功率为19瓦。
目前，还没有一个成本低廉、操作便捷、效率高的系统和方法来实现微波到直流的转换。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种微波到直流的转换方法及系统，是用微波加热斯大林发动机，驱动发电机得到直流电的微波整流方案，这是一种简单廉价高效的微波整流方案，特别是整流输出可以方便选择是直流电或工频交流电。
一种微波到直流的转换方法，该方法包括以下步骤：
s1：微波柱功率搜集器拦截微波功率传输系统发端发射的微波柱功率，送到微波辐射喇叭和谐振腔，对谐振腔中的微波加热介质加热；
s2：在斯特林发动机外部设置吸热片，以提高斯特林发动机的外部热效率；在谐振腔的外层设置保温层保温；
s3：将斯特林发动机整体嵌入微波加热介质中；
s4：斯特林发动机驱动发电机产生直流或工频电力，完成微波到直流的转换。
一种微波到直流的转换系统，该系统包括微波柱功率搜集器、谐振腔、微波辐射喇叭、微波加热介质、保温层、斯特林发动机、直流或工频发电机和连接法兰；
所述微波柱功率搜集器包括抛物面式反射面、双曲面式反射面和馈源喇叭；双曲面式反射面与抛物面式反射面的反射面相对，馈源喇叭的收集口设置在双曲面式反射面的焦点处；馈源喇叭穿过抛物面式反射面，通过连接法兰与微波辐射喇叭连接；微波辐射喇叭与谐振腔连通；
所述谐振腔内设有微波加热介质；
所述谐振腔的外层设置有保温层；
所述斯特林发动机与述直流或工频发电机连接，以驱动直流或工频发电机产生直流或工频电力。
进一步，所述斯特林发动机的外部设置有吸热片，以提高斯特林发动机的外部热效率。
进一步，所述微波柱功率搜集器为卡塞格伦天线，卡塞格伦天线频率、极化与微波柱频率、极化匹配；
微波辐射喇叭、谐振腔的尺寸和极化，与微波柱功率搜集器匹配；
谐振腔内，放置微波加热介质的容器采用高温材料。
进一步，所述谐振腔设置有安全阀和油温表。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
本发明的有益效果在于：
本发明的微波柱功率搜集器是一个卡塞格伦天线，具有高效和后馈性，其频率、极化与微波柱频率、极化匹配；谐振腔内的微波加热介质和容器选用高温材料，例如廉价的菜籽油或玻璃钢，极大程度减少了外热能量损失；进一步，谐振腔外加保温层，这样使收集的微波功率最大限度用于对斯特林发动机的热缸加热；最终实现高效率的微波到直流的转换。
本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中：
图1为本发明实施例一结构示意图；
图2为本发明实施例二结构示意图。
附图标记：1-微波柱功率搜集器，2-抛物面式反射面，3-双曲面式反射面，4-馈源喇叭，5-谐振腔，5.1-微波辐射喇叭，6-微波加热介质，7-保温层，8-斯特林发动机，9-直流或工频发电机，10-直流或工频输出，11-连接法兰，12-冷气缸，13-回热器，14-热气缸。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本发明的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
请参阅图1～图2，为一种微波到直流的转换系统，该系统包括微波柱功率搜集器1、谐振腔5、微波辐射喇叭5.1、微波加热介质6、保温层7、斯特林发动机8、直流或工频发电机9和连接法兰11；
所述微波柱功率搜集器包括抛物面式反射面2、双曲面式反射面3和馈源喇叭4；双曲面式反射面与抛物面式反射面的反射面相对，馈源喇叭的收集口设置在双曲面式反射面的焦点处；馈源喇叭穿过抛物面式反射面，通过连接法兰11与微波辐射喇叭连接；微波辐射喇叭与谐振腔连通；
所述谐振腔内设有微波加热介质；
所述谐振腔的外层设置有保温层；
所述斯特林发动机与述直流或工频发电机连接，以驱动直流或工频发电机产生直流或工频电力。
微波柱功率搜集器是一个卡塞格伦天线；微波功率传输系统发端发射的微波功率柱被微波柱功率搜集器拦截，送到微波辐射喇叭和谐振腔，对谐振腔中的微波加热介质加热；斯特林发动机中设有冷气缸12、回热器13和热气缸14；由于斯特林发动机8自身效率高、重量轻和无需空气等特点，现在已成功应用于aip潜艇和航天领域；为了提高外部热效率，斯特林发动机8的热气缸14外面是吸热片，整体嵌微波加热介质中，另外谐振腔的外层用保温层7保温；斯特林发动机8驱动发电机产生直流或工频输出10，完成微波到直流的转换，即微波整流。
斯特林发动机是外热机，提高外热效率是本技术的要点之一。两个气缸缸套保持良好等温传热能力，以保证缸内气体温度各自始终不变(等温)。由于长时间保持高温，使很多热量通过直接传递和热辐射的形式损失了。为此本发明采取一系列措施来减少外热能量损失：微波柱功率搜集器1是一个卡塞格伦天线，具有高效和后馈性，其频率与极化应与微波柱频率与极化匹配；微波辐射喇叭和谐振腔的尺寸、极化应与微波柱功率搜集器1匹配；谐振腔内放置微波加热介质的容器选用高温材料，例如廉价的菜籽油、玻璃钢或其他更好材料)；为了进一步减少热损失，在谐振腔外加保温层，这样使收集的微波功率最大限度用于对斯特林发动机的热缸加热。
另外，在大功率应用中，建议在微波谐振腔上加装安全阀，油温表等保险装置。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。