整流天线研究背景教案.docxVIP

微波输能中的波束相控阵技术1983，第一个成功的微波输能火箭试验，微波电离层非线性交互试验（MINIX），这个实验室在高功率微波波束和等离子体间产生了新的等离子数据和理论，十年后，另一个微波输能火箭试验ISY-METS:包含了一个详细描述等离子体物理学的相控阵。计算活跃等离子体波的幅度需要知道磁场和活跃等离子体波的角度。这个相控阵技术能够很好的控制波束指向和磁场与活跃等离子体波的角度。MILAX:(1992)96个砷化镓半导体放大器和4-b数字移相器与288个天线单元连接，工作于2.411GHz。每个放大器子阵列有三个天线（图1）。相控阵的直径大约1.3m，测量的波数图形如图（图2），波束宽约6°，在0dbm的输入功率情况下，放大器的增益为42dB，（图3），放大器的功率附加效率为40%。总共的微波能力是1.2KW，由没调制的连续波组成，测得的功率密度如图。图1 1992,MILAX,第一个将相控天线阵用于MPT应用的实验图2 MILAX相控天线阵中的波束方向图图3 输出功率、效率、增益在微波输能领域，第一次运用相控天线阵的实验（图4）：汽车车顶安装相控阵，在无燃料飞机下行驶，微波波束指向该飞机（用计算机和从电荷耦合器摄影机上获取的数据来检测目标（飞机）的位置。飞机上的整流天线阵共有120个整流天线（图5），各元件之间的间隔为0.7波长，在1W的输出直流电源情况下整流天线的效率为61%，该飞机仅适用了相控阵传输的微波能，飞行了大概十米的水平距离。从整流天线阵最大可获取88W的直流电源，足以使支撑飞机行驶。图4 图5在MILAX实验前后，大概有两个MPT实验为飞行目标物提供微波能量，且没运用相控阵系统：1987，固定高空继电器平台实验：飞机宽2.9m，机翼总宽4.5m，传输2.45GHz，10KW的微波，飞行距离长于150m。1995，向高空长耐力飞艇传输能力实验：飞艇在离地面35-45m飞行，传输2.45GHz，10KW的微波。以上两实验，都采用了有微波管的抛物面天线MPT系统。ISY-METS火箭实验（1993）图6：在每个仪表板上有2*8=16个天线，采用了和MILAX一样的砷化镓半导体放大器和4-b数字信号相移器图6（a）用于实验的展开形状（b）用于发射的折叠形状20世纪的相控阵20世纪，主要是日本的SPS委员会进行一些高效率的相控天线阵实验，主要用于SPS的应用。太阳能无线集成发射器（SPRITZ）如图7：（参数详情见论文）。图7 图81)频率: 5.77-GHz CW2) 100个圆形微带天线，各单元之间间距0.75波长。3)右手圆极化4) 从太阳能电池获得的直流电能 (效率15% ),大约 166 W;5) system: 一个高功率放大器one high-power amplifier, 馈电网络（1-100的功分器）, 每个天线配3-b相移器6) 微波辐射n: 25 W;7) 总效率: 15%;8) spurious: G_77.5 dBc;9)为了演示,发光二极管(LED)应该在1-2m的距离亮系统效率15%，理论和测量所得的波束图形如图8，波束宽度7.3°，天线增益17.6dBi，等效全向辐射功率58dBm。MPT相控阵的关键是高效率。2001，为了获得更高的效率，研发出了一款工作频点在5.8GHz的抛物线天线相控阵（如图9）。一个DDS/PLL振荡器产生的连续微波功率不低于8W，一个抛物面天线需要三个DDS/PLL，一个相控阵由三个抛物面天线组成，因此总共有72W，反射器的直径1.2m，增益32.2dB。抛物面天线间距1.25m，抛物面天线相控阵的波束方向可以用suppressing grating lobes控制，图92002，京都大学和日本三棱电机公司研发出一款相控天线阵（图10），具有以下特点：（见论文）1)频率: 5.77-GHz CW2)九个圆形微带天线，单元间距0.75波长3)高功率放大器 of 2 W and 51%, respectively4) HPA: AB型发大器5) 4-b数字移相器6) spurious: G_50 dBc at the second and thirdharmonics.这个相控天线阵由三层组成，分别是接收、相移、传输三部分。相控阵尺寸360mm*360mm*70mm，天线增益为10.8dBi，总重 11 kg，传输天线的辐射效率高于90%，波束宽37°。图10图11图122009，为实现高效率、薄相控天线阵的开发项目，目标如下：1) frequency: 5.8-GHz CW, n