面向微小型机器人的微波能量传输系统的研究

摘要

微小型机器人以其体积小，成本低，以及能够在极端和狭小的空间内协作作业等特点，在军事，民用等特殊的场合有广泛的应用前景。尺寸的缩小，使得能量供给成为微小型机器人实用化的主要瓶颈之一。微波能量传输的供能方式具有较长的传输距离，较高的功率密度，及紧凑的结构使其成为微小型机器人供能的理想方式。本文在实验室原有的2.45GHz微波能量传输系统的基础上，为了进一步减小体积，更好应用于微小型机器人，提出了5.8GHz微波能量传输系统的研究。
　　本文首先研究提高整流天线方向性及整流效率的方法。包括设计八木天线和反射板振子天线两种高定向天线作为接收天线，提高整流天线的定向性；建立整流电路模型，得到输出电压与输入功率之间的关系及影响整流效率的因素；设计阶跃阻抗共面带状线滤波匹配网络，减少集总元件中寄生参数的影响，并提高整流效率。并通过对整流天线的实验和测试，验证了模型的正确性及设计方法的合理性。
　　其次，为了方便测试整流天线的性能及进行微波能量传输系统实验，本文采用锁相环，倍频，数控衰减等技术设计了4-6GHz频率功率可调的宽带微波信号源，并设计了5.8GHz的预放大及功率放大电路，保证微波发射系统的输出功率。
　　最后，进行微波能量传输系统驱动双压电膜谐振机器人的实验，证明了微波能量传输为微小型机器人供能的可行性。实验结果也表明了整套系统具有较高的实用价值和较好的应用前景。

目录

肖剑山.pdf

面向微小型机器人的微波能量传输系统的研究

RESEARCH ON MICROWAVE POWERTRANSIMISSION SYSTEM FOR MICRO ROBOTAPPLICATION

摘要

Abstract

第1章 绪论

1.1 引言

1.2 国内外微波能量传输应用的研究现状及分析

1.3 整流天线技术的研究现状

1.4 课题来源及主要研究内容

第2章 高定向整流天线的建模、仿真及测试

2.1 引言

2.2 整流天线的工作原理

2.3 整流天线模型的建立

2.4 高定向整流天线设计、仿真及测试

2.5 本章小结

第3章 微波能量传输发射系统的研究

3.1 引言

3.2 发射系统的总体方案

3.3 宽带锁相环微波信号源的设计

3.4 功率放大电路设计

3.5 喇叭天线发射系统构建

3.6 本章小结

第4章 微波能量传输系统实验研究

4.1 序言

4.2 微波能量传输实验平台

4.3 微波能量传输为谐振机器人供能实验

4.4 本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

哈尔滨工业大学硕士学位论文原创性声明

哈尔滨工业大学硕士学位论文使用授权书

致谢