林先其 許冬冬 曾姜杰 樊勇

摘要微波輸能技術(shù)（MPT）是實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離能量無線傳輸?shù)闹饕绞街?，也是空間太陽能電站系統(tǒng)的核心技術(shù)之一.本文主要介紹了微波輸能技術(shù)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，并對(duì)微波輸能技術(shù)的系統(tǒng)組成與關(guān)鍵技術(shù)做了分析，其中主要針對(duì)微波發(fā)射子系統(tǒng)與微波接收子系統(tǒng)兩大模塊進(jìn)行了詳細(xì)的討論.最后，對(duì)微波輸能系統(tǒng)技術(shù)所存在的問題以及未來發(fā)展的趨勢(shì)進(jìn)行了概括.關(guān)鍵詞微波輸能技術(shù)；空間太陽能電站系統(tǒng)；微波發(fā)射子系統(tǒng)；微波接收子系統(tǒng)

中圖分類號(hào)TN011

文獻(xiàn)標(biāo)志碼A

收稿日期

20161130

資助項(xiàng)目國家自然科學(xué)基金（61571084）；教育部新世紀(jì)優(yōu)秀人才（NCET130095）

作者簡(jiǎn)介林先其，男，博士，教授，博士生導(dǎo)師，教育部新世紀(jì)優(yōu)秀人才，主要研究方向?yàn)樘炀€理論與技術(shù)、無線輸能、微波毫米波電路與系統(tǒng). xqlin@uestc.edu.cn

1電子科技大學(xué)電子信息工程學(xué)院，成都，611731

0 引言

1億年前，數(shù)以萬計(jì)的微生物、植物用千萬年的時(shí)間收集太陽的能量并把其儲(chǔ)存在大地深處，它們就是我們現(xiàn)在所使用的煤、天然氣和石油.正是這千萬年的積累才使人類在現(xiàn)代社會(huì)生活得如此舒適和富足.在過去的100年里，世界人口從17.5億增長到70億，超過20億人移居到了城市，人類開始慢慢地步入現(xiàn)代化社會(huì).以此同時(shí)，人類所需的能源也越來越多，現(xiàn)代社會(huì)正在快速地消耗著這些不可再生的能源.據(jù)資料顯示，世界所剩下的石油儲(chǔ)量僅夠人類使用40年，天然氣及煤炭儲(chǔ)量則分別為55年和152年.21世紀(jì)面臨著能源危機(jī)的挑戰(zhàn)，急需尋求可持續(xù)發(fā)展的新能源來代替這些不可再生的能源，一方面解決能源短缺的問題，另一方面解決由于煤、天然氣和石油等礦物能源使用所帶來的環(huán)境污染問題.太陽能、風(fēng)能、水能和地?zé)崮艿刃履茉凑谥鸩奖蝗祟愌芯亢屠?，其中太陽能更是一種巨大、久遠(yuǎn)、無盡的能源.盡管太陽輻射到地球大氣層的能量僅為其總輻射能量（約為3.75×1026 W ）的22億分之一，但是已高達(dá)1.73×105 TW，也就是說太陽每秒鐘照射到地球上的能量就相當(dāng)于500萬噸煤.從某種程度上來說，地球上的風(fēng)能、水能等能源均來自太陽能，即使是地球上的化石燃料（如煤、天然氣、石油等）從根本上說也是遠(yuǎn)古以來貯存下來的太陽能.

近年來對(duì)于太陽能利用的研究越來越多，其中空間太陽能電站系統(tǒng)（Space Solar Power System ，SSPS）就是一種采集空間中的太陽能，并轉(zhuǎn)為地球表面使用的系統(tǒng).空間太陽能電站系統(tǒng)[1]如圖1所示，它是將太陽能衛(wèi)星放置在同步軌道或近地軌道，通過太陽能電池板持續(xù)接收空間太陽能并將其轉(zhuǎn)化成電能，然后將電能轉(zhuǎn)化成電磁能量通過無線能量傳輸?shù)姆绞綄⒛芰枯斔偷降厍虮砻娴慕邮障到y(tǒng).其中微波輸能技術(shù)（Microwave Power Transmission， MPT）占到了主導(dǎo)性作用，它可以將能量以無線的形式進(jìn)行大功率、遠(yuǎn)距離的傳輸，這為空間太陽能電站的充分利用提供了基礎(chǔ).相對(duì)于利用交通工具或高壓送電設(shè)備等傳統(tǒng)的能量傳輸方式，微波輸能技術(shù)由于其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，它的應(yīng)用領(lǐng)域也日益擴(kuò)展，除了用于太陽能發(fā)電衛(wèi)星計(jì)劃之外，微波輸能還可以應(yīng)用于臨近空間飛行器、微波驅(qū)動(dòng)直升機(jī)、機(jī)器人供能及偏遠(yuǎn)地區(qū)的能量傳輸[2].

1 國內(nèi)外的研究進(jìn)展

1.1 國外的研究

1888年，基于麥克斯韋理論，Heinrich Hertz利用火花隙式無線發(fā)射機(jī)第一次用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了無線電的存在.1899年，特斯拉就用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了赫茲用無線電波傳輸能量的理論并提出了無線電能傳輸（Wireless Power Trasmission，WPT）的概念，如圖2所示.圖2a是特斯拉建造的巨大“特斯拉氏感應(yīng)圈”[3]，這也是特斯拉首次嘗試無線輸能[4]（圖2b）.隨后他又領(lǐng)導(dǎo)建造了如圖2c所示的Wardenclyffe Tower[4].最后由于資金不足，Wardenclyffe Tower未能徹底完成.

20世紀(jì)30年代末，磁控管和速調(diào)管的發(fā)明解決了高頻源的問題，同時(shí)促進(jìn)了WPT從低頻向微波頻率發(fā)展即MPT[5].基于第二次世界大戰(zhàn)期間微波管的發(fā)展，美國人Brown[6]開始了MPT的研究和開發(fā)，他在1964年與美國雷聲公司合作完成了MPT系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)，成功利用了S波段的MPT系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)直升機(jī).安裝在該飛機(jī)機(jī)身上的整流天線陣接收發(fā)射天線發(fā)射的射頻能量，然后通過整流電路將其轉(zhuǎn)換成直流，整個(gè)整流天線陣輸出的直流功率為200 W.1968年，美國人 Glaser 發(fā)表了有關(guān)太陽能衛(wèi)星的工作報(bào)告（S波段），它首先通過太陽能電池板獲得太陽輻射的能量，然后通過微波源產(chǎn)生微波能量，最后通過發(fā)射天線陣列定向傳送給地面上的大型整流天線陣.

1970年，馬歇爾航天中心（MSFC）與雷聲公司合作，不斷提高整個(gè)MPT系統(tǒng)的效率.系統(tǒng)效率主要包括3個(gè)：微波源將直流變?yōu)樯漕l的效率、發(fā)射天線的傳輸效率、接收端將射頻轉(zhuǎn)換為直流的效率，將這3個(gè)效率相乘就得到系統(tǒng)的總體效率.到1974年伴隨著SPS的研究，MPT系統(tǒng)效率達(dá)到了54%左右，系統(tǒng)工作頻率為2.446 GHz，整流天線輸出直流功率為495 W，此效率被JPL（Jet Propulsion Laboratory）實(shí)驗(yàn)室的質(zhì)保部認(rèn)證為當(dāng)時(shí)最高的MPT系統(tǒng)效率.如圖3所示，1975年在JPL Goldstone的金星站成功地完成了MPT的演示.發(fā)射端是直徑26 m的拋物面天線，接收端是3.4 m × 7.2 m的長方形陣列天線，收發(fā)端之間的距離是1英里.從速調(diào)管傳出的2.388 GHz的微波有450 kW，整流輸出的直流功率有30 kW（DC），整流效率是82.5%.

1980—1990年之間日本和歐洲少部分地區(qū)還有加拿大對(duì)MPT的研究較多、發(fā)展比較迅速.1980年加拿大提出了一種高空持續(xù)繼電平臺(tái)[7]（ Stationary High Altitude Relay Platform， SHARP），該平臺(tái)能夠?qū)崿F(xiàn)無人操作，無需燃料，通過微波給輕型飛機(jī)供能，使其保持長時(shí)間飛行狀態(tài).在1987年，大小為原型1/8的SHARP由微波供能在150 m高空飛行了20 min，系統(tǒng)工作的頻率為2.45 GHz，發(fā)射端采用拋物面天線進(jìn)行發(fā)射，整流天線接收的功率密度可達(dá)400 W/m2，轉(zhuǎn)換的直流能量為150 W，這種級(jí)別的直流能量可以使4.1 kg的飛機(jī)起飛（圖4）.

1983年，在數(shù)值預(yù)測(cè)基礎(chǔ)上日本進(jìn)行了MINIX（微波電離層非線性交互實(shí)驗(yàn)）實(shí)驗(yàn)[8]（圖5a），該實(shí)驗(yàn)MPT系統(tǒng)工作頻段2.45 GHz，實(shí)驗(yàn)過程中對(duì)強(qiáng)微波束在電離層中的影響進(jìn)行了評(píng)估和計(jì)算機(jī)仿真.1992年日本又進(jìn)行了微波給飛機(jī)供能的實(shí)驗(yàn)（圖5b），微波能量通過汽車上的固態(tài)相陣發(fā)射到飛機(jī)上，整個(gè)MPT系統(tǒng)工作頻率為2.41 GHz.

20世紀(jì)90年代日本京都大學(xué)的RISH分別提出了相位控制磁控管[9]以及相位和幅度控制磁控管[10]，相位控制磁控管、相位和幅度控制磁控管系統(tǒng)工作的頻率分別為2.45和5.8 GHz，這兩項(xiàng)技術(shù)被應(yīng)用于SPORTS（Space Power Radio Transmission System）2.45和SPORTS 5.8[11].如圖6a所示，SPORTS 2.45由3個(gè)子系統(tǒng)組成，分別是太陽能電池板提供直流輸入，相位控制磁控管的相控陣作為微波發(fā)射器以及整流天線接收陣.太陽能電池板提供8.4 kW的直流能量給微波發(fā)射器，相位控制磁控管的相控陣通過磁控管將直流轉(zhuǎn)化成射頻發(fā)射出去，整流天線陣接收到2.45 GHz的射頻功率為4 kW.SPORTS 5.8（圖6b）的結(jié)構(gòu)組成與SPORTS 2.45類似，不同的只是內(nèi)部的結(jié)構(gòu)以及器件工作的頻率.SPORTS 5.8的發(fā)射模塊由288個(gè)天線組成，發(fā)射功率為1.26 kW，整流天線的單元最大RF-DC效率為71.8%，輸出直流功率為100 mW，最佳負(fù)載為200 Ω.

NASA在日本的實(shí)驗(yàn)成功后也開始重新考慮大型SSP系統(tǒng)的研究與發(fā)展.2000年，NASAMSFC領(lǐng)導(dǎo)了“SSP科學(xué)探索研究與技術(shù)”項(xiàng)目，該項(xiàng)目對(duì)于Glaser之前提出的許多問題進(jìn)行了諸多探討，主要包括社會(huì)經(jīng)濟(jì)的評(píng)估、能源需求、環(huán)境影響以及法律問題.隨著美國對(duì)SSP的再次關(guān)注以及日本和其他國家研究者的持續(xù)研究，SSP的發(fā)展趨于平穩(wěn).2001年法國國家科學(xué)研究中心在留尼旺島搭建了一個(gè)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的無線能量傳輸系統(tǒng)，點(diǎn)亮了40 m外的 200 W燈泡，并成功將 10 kW 的電能輸送到谷底的村莊[12].2003 年美國宇航局 Dryden飛行中心提出了室內(nèi)激光驅(qū)動(dòng)飛機(jī)模型，年底 SAE 展覽會(huì)上美國一家公司展出了微波充電汽車.2007 年曼徹斯特技術(shù)研究團(tuán)隊(duì)（MIT）根據(jù)電磁共振原理，進(jìn)行了相距2 m，收發(fā)2個(gè)線圈半徑為 60 cm無線能量傳輸系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)，并點(diǎn)亮了 60 W 的燈泡，效率為40%.2008年 INTEL 又重新做了 MIT 的實(shí)驗(yàn)，以更短的距離點(diǎn)亮燈泡，效率達(dá)到 75%.2012年美國洛克希德馬丁公司發(fā)明了激光無線充電系統(tǒng)，該系統(tǒng)成功為無人偵察機(jī)供電.

1.2 國內(nèi)的研究

國內(nèi)微波輸能的研究較晚，1994年林為干院士首次引入微波輸能的概念，然后中國科學(xué)院電工研究所研究了微波輸能系統(tǒng)中的各種關(guān)鍵技術(shù)，并分析了磁懸浮列車微波無線供電系統(tǒng)的可行性[13].1998年電子科技大學(xué)李中云采用時(shí)域散射參數(shù)法對(duì)整流天線進(jìn)行了理論分析，并仿真驗(yàn)證了二極管SPICE參數(shù)、輸入功率、整流效率之間的關(guān)系[14] ；隨后電子科技大學(xué)李樂偉教授、樊勇教授以及林先其教授對(duì)不同功率下的微波能量傳輸進(jìn)行了各種創(chuàng)新設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn).2009年，四川大學(xué)在某飛行訓(xùn)練機(jī)場(chǎng)進(jìn)行了微波輸能演示實(shí)驗(yàn)，其中發(fā)射端為平面天線，接收端為接收整流天線陣列，實(shí)現(xiàn)了200 m距離的微波輸能實(shí)驗(yàn).這是國內(nèi)較早采用大規(guī)模陣列天線的長距離微波輸能的外場(chǎng)實(shí)驗(yàn).黃卡瑪教授還分別在2009年和2013年提出了微波化學(xué)反應(yīng)裝置的微波能量傳輸方法[15]和一種多路注入鎖定磁控管相干功率合成的微波源[16]，并對(duì)微波輸能技術(shù)進(jìn)行了較為深入的研究.上海大學(xué)自從1998年開始，在國家自然科學(xué)基金等項(xiàng)目的支持下，對(duì)MPT系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)做了比較系統(tǒng)和深入的探索，在國內(nèi)較早實(shí)現(xiàn)了對(duì)管道機(jī)器人的微波輸能[17].其中上海大學(xué)的楊雪霞對(duì)接收整流天線陣進(jìn)行了模型的分析，對(duì)整流天線的串聯(lián)、并聯(lián)和串并聯(lián)混合組陣進(jìn)行了討論[18].雖然我國對(duì)微波輸能系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了一些較為深入的研究，但是大功率遠(yuǎn)距離的無線輸電方面實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目還是太少.

2 微波輸能系統(tǒng)組成

微波輸能系統(tǒng)主要由微波發(fā)射子系統(tǒng)、微波接收子系統(tǒng)及空間傳輸三部分組成，具體電路由微波發(fā)射機(jī)、發(fā)射天線陣、接收天線陣和整流電路4個(gè)分部分組成.其中，微波發(fā)射機(jī)主要包括信號(hào)源和功率放大器兩部分；整流電路包括整流單元以及直流合成網(wǎng)絡(luò)兩部分.整個(gè)演示系統(tǒng)[19]組成如圖7所示.

目前微波輸能系統(tǒng)使用的頻率主要有2.45以及5.8 GHz，采取這些頻段進(jìn)行能量傳輸是綜合考慮了受大氣影響情況、鏈路傳輸效率、系統(tǒng)規(guī)模以及技術(shù)成熟度等方面的因素.隨著元器件技術(shù)以及加工工藝的不斷發(fā)展，微波輸能系統(tǒng)的工作頻率可以提高到 35 GHz甚至更高，從而使系統(tǒng)的質(zhì)量和體積大大減小.

2.1 微波發(fā)射子系統(tǒng)

微波發(fā)射子系統(tǒng)由微波功率源和微波發(fā)射天線兩部分組成.微波發(fā)射子系統(tǒng)的效率是由微波功率源的直流轉(zhuǎn)化成射頻的效率和微波發(fā)射天線的輻射效率相乘而得到的.其中微波功率源使用的器件有產(chǎn)生微波的真空管和固態(tài)器件兩大類，微波真空管分為磁控管、行波管和速調(diào)管3種，而固態(tài)器件又分為半導(dǎo)體器件和混合器件.目前研究表明在2.45和5.8 GHz微波輸能系統(tǒng)中磁控管的直流到射頻的轉(zhuǎn)換效率最高可接近90%，同時(shí)磁控管的成本較低，所以磁控管是目前微波輸能系統(tǒng)中使用最多的直流到射頻的轉(zhuǎn)換器件.其他類型的器件在大功率輸出以及頻譜控制方面也具有相對(duì)的優(yōu)勢(shì)，所以根據(jù)實(shí)際情況的需要，這幾類剩下的器件在特定的情況下也會(huì)發(fā)揮很大的作用.對(duì)于35 GHz甚至更高頻段的這些器件正在不斷地進(jìn)行探索研究，但是目前尚不具備非常成熟的技術(shù).微波源中直流轉(zhuǎn)化成射頻之后為了增加發(fā)射功率，有時(shí)候會(huì)加入功放，GaN功放[20]由于其效率高并且能夠承受的功率非常大，所以得到了不斷的發(fā)展研究，并且理論預(yù)測(cè)表明，其效率高于GaAs功放.

微波發(fā)射天線陣進(jìn)行正常的工作需要具備兩個(gè)基本的功能：1）具有方向跟蹤定位功能，若接收天線是隨設(shè)備移動(dòng)的，則發(fā)射天線陣必須能夠?qū)σ苿?dòng)的設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)的波束跟蹤，從而完成射頻能量的傳輸；2）將磁控管轉(zhuǎn)換的微波能量盡最大可能輻射給接收天線的接收角Ω區(qū)域內(nèi)，也就是發(fā)射天線陣必須具備高聚焦能力.第一個(gè)功能可以通過給微波發(fā)射子系統(tǒng)增加波束回溯控制[2125]實(shí)現(xiàn)，文獻(xiàn)[2124]中的波束回溯控制基本上都是通過一個(gè)編碼好的導(dǎo)頻信號(hào)來實(shí)現(xiàn)的，這個(gè)導(dǎo)頻信號(hào)由接收端反饋的來波所得.假設(shè)一個(gè)N單元的二位發(fā)射天線陣，位于（xn，yn）（n=0，…，N-1）處的單元接收到發(fā)射端反饋回來的導(dǎo)頻信號(hào)電壓為γn，n=0，…，N-1，該信號(hào)的相位為∠γn=χn，n=0，…，N-1，則文獻(xiàn)[23]中所提到的相位共軛的方案可大致分為以下3步：

1）計(jì)算導(dǎo)頻信號(hào)的相位（∠γn=χn，n=0，…，N-1）；

2）計(jì)算每個(gè)單元所接收到的導(dǎo)頻信號(hào)相位與系統(tǒng)自帶的參考本陣的相位（χ^）的差值：Δχn=χn-χ^，n=0，…，N-1；

3）給第n個(gè)單元的饋電相位為φn=-Δχn，n=0，…，N-1.

通過相位共軛方案處理后，發(fā)射天線陣就能夠通過導(dǎo)頻信號(hào)來自動(dòng)跟蹤移動(dòng)的接收設(shè)備.第二個(gè)功能就是要通過調(diào)節(jié)天線陣的饋電，設(shè)計(jì)最合適的網(wǎng)絡(luò)來實(shí)現(xiàn)最佳的聚焦能力[2628].

在文獻(xiàn)[29]中，一個(gè)由256個(gè)單元組成的5.8 GHz的相控陣天線如圖8a所示，輸出的射頻功率為1.5 kW.該相控陣天線通過旋轉(zhuǎn)電場(chǎng)矢量的方法（REV）來實(shí)現(xiàn)天線電場(chǎng)的計(jì)算并通過軟件回溯系統(tǒng)來控制對(duì)接收部分的跟蹤，對(duì)接收部分的跟蹤誤差可以實(shí)現(xiàn)小于0.1°.文獻(xiàn)[23]中設(shè)計(jì)了一個(gè)小規(guī)模由2個(gè)子陣組成的MPT天線，每個(gè)天線單元由微帶貼片切去邊角實(shí)現(xiàn)圓極化，該陣的工作頻率為5.8 GHz，傳輸功率為40 W，由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，所以跟蹤的角度只有±5°.

現(xiàn)階段大多數(shù)的MPT發(fā)射天線陣都是基于均勻饋電的方案[3034]，在文獻(xiàn)[3132]中就運(yùn)用了均勻加權(quán)輻射模塊實(shí)現(xiàn)了大的輻射結(jié)構(gòu)，從而能夠?qū)?0 W的射頻功率傳輸150 km.相同的設(shè)計(jì)思路也運(yùn)用在文獻(xiàn)[30，34]，如圖8b所示.在文獻(xiàn)[30]中發(fā)射天線陣由5個(gè)均勻饋電的喇叭天線組成一個(gè)相控陣天線，傳輸?shù)墓β蕿? W.該相控陣工作在5.8 GHz，同時(shí)在旁邊增加了導(dǎo)頻信號(hào)的收發(fā)天線，導(dǎo)頻信號(hào)通過后臺(tái)的計(jì)算機(jī)處理，從而控制相控陣的波束對(duì)移動(dòng)的微型飛行器進(jìn)行跟蹤，在方向位上的跟蹤最大誤差為1.97°，橫向上的跟蹤最大誤差為1.79°.在文獻(xiàn)[34]中驗(yàn)證了有源相控陣和有源集成相控陣作為微波輸能的發(fā)射天線陣的可行性，圖9a所示為4×8的一個(gè)有源相控陣，該發(fā)射天線陣的發(fā)射功率為120 W，接收天線裝在一個(gè)移動(dòng)的小車上，該車的驅(qū)動(dòng)平均功率需要4 W，發(fā)射與接收端的平均距離為25 m并且通過安裝在接收端的超聲波系統(tǒng)來進(jìn)行定位；圖9b所示為8×4的一個(gè)有源集成相控陣，該發(fā)射陣模擬了無線通信和功率傳輸，發(fā)射5.8 GHz的載波攜帶了2 Mbps的MSK調(diào)制信號(hào).

2.2 微波接收子系統(tǒng)

微波接收子系統(tǒng)中最重要的就是整流天線的設(shè)計(jì)，高效率的整流天線是微波輸能的關(guān)鍵技術(shù)之一.盡管之前大部分對(duì)于整流天線的研究都是對(duì)單個(gè)整流天線的研究[3335]，但是由于單個(gè)整流天線輸出的直流功率較小，而往往現(xiàn)實(shí)中所需要的是大功率遠(yuǎn)距離的傳輸，所以近年來對(duì)于整流天線的組陣也越來越多[3540]，只有通過很多的整流天線陣的組合才能滿足現(xiàn)實(shí)中對(duì)于大功率的需求.

整流天線由接收天線與整流電路兩部分組成，整流電路中整流二極管性能是決定整流效率的關(guān)鍵因素.20世紀(jì)70年代，由于金屬半導(dǎo)體結(jié)的重復(fù)性較好，肖特基二極管逐漸取代了點(diǎn)接觸式半導(dǎo)體二極管，并且肖特基二極管可以達(dá)到的整流效率接近80%～90%.對(duì)于整流二極管的選擇十分重要，因?yàn)檎鞫O管自身的性質(zhì)對(duì)整流效率的影響非常大.在查找整流二極管的類型時(shí)，必須選擇寄生串聯(lián)電阻、零偏置電容較小以及反向擊穿電壓較大的整流二極管，這樣的整流二極管的整流效率相對(duì)而言會(huì)更高.當(dāng)然在實(shí)際中需要運(yùn)用專業(yè)軟件（ADS）對(duì)整流電路進(jìn)行仿真設(shè)計(jì)，對(duì)整流電路的輸入功率、負(fù)載值、源內(nèi)阻等參數(shù)進(jìn)行綜合考慮才能得到整流電路最佳的整流效率.

接收天線的形式也多種多樣，常見的有微帶貼片天線、偶極子天線以及其他形式的天線等.接收天線的極化方式大致分為線極化和圓極化.圖10是整流天線的組成框圖，首先通過接收天線接收空間的射頻信號(hào)，然后通過帶通濾波器（對(duì)于2.45 GHz的系統(tǒng)通帶就包括2.45 GHz，對(duì)于5.8 GHz的系統(tǒng)通帶就包括5.8 GHz，以此類推）將天線接收的基頻信號(hào)輸入到整流二極管上進(jìn)行整流，帶通濾波器還有一個(gè)作用反射二極管的高頻信號(hào)到整流二極管，使這些高頻信號(hào)繼續(xù)進(jìn)行多次整流.低通濾波器可使整出的直流信號(hào)通過，同時(shí)將基頻和基頻以上的諧波反射回去進(jìn)行多次整流以提高整體的整流效率.

文獻(xiàn)[41]設(shè)計(jì)了一個(gè)電感補(bǔ)償?shù)恼麟娐?，通過電感補(bǔ)償電路中的電容使失配更小從而提高整流效率，在9 dBm的輸入功率下最佳的整流效率為86.7%.文獻(xiàn)[42]設(shè)計(jì)了一個(gè)5.8 GHz圓極化雙菱形環(huán)的整流天線，4×1的高增益右手圓極化雙菱形環(huán)天線和反射面設(shè)計(jì)為接收天線，圓極化增益為14.6 dB，3 dB軸比帶寬為7%，整流天線的效率達(dá)到了82%.文獻(xiàn)[43]設(shè)計(jì)了一個(gè)2.45 GHz的圓極化微帶貼片天線，天線的10 dB回波損耗帶寬為300 MHz，3 dB軸比帶寬為30 MHz，最高的整流效率為37.8%.文獻(xiàn)[44]設(shè)計(jì)了一個(gè)寬帶諧波抑制的整流天線，該天線具有較好的高次諧波抑制，在輸入功率10 dB下的最佳效率為70.2%.文獻(xiàn)[45]設(shè)計(jì)了一個(gè)高功率的整流電路，該整流電路首先將射頻信號(hào)通過耦合器分成4路進(jìn)行橋式整流，然后通過串聯(lián)和并聯(lián)的方式將獲得的直流能量合成起來，在920 MHz的時(shí)候串聯(lián)的整流效率為62%，并聯(lián)的整流效率為76%，并通過這個(gè)整流電路給手機(jī)進(jìn)行了充電實(shí)驗(yàn).文獻(xiàn)[46]設(shè)計(jì)了一個(gè)6頻帶的雙圓極化天線，6個(gè)頻帶分別為550、750、900、1 850、2 150和450 MHz這些數(shù)字電視、LTE/4G、GSM900、GSM1800/4G和WiFi的頻段，接收天線為蝴蝶結(jié)形自互補(bǔ)對(duì)數(shù)周期交叉偶極子天線，通過90°相位差饋電實(shí)現(xiàn)圓極化，最大的整流效率為67%.文獻(xiàn)[47]設(shè)計(jì)了多種整流電路，并做了簡(jiǎn)單的微波系統(tǒng)的演示，最佳的整流天線效率為80.78%.表1中列出了一些不同頻率、不同接收天線形式，以及不同輸入功率情況下，整流天線單元的輸出功率（或電壓）和轉(zhuǎn)換效率，其中輸出功率（或電壓）和轉(zhuǎn)換效率均是最大值.

現(xiàn)實(shí)需求中需要大功率遠(yuǎn)距離的傳輸，上述所描述的整流天線大多數(shù)都是單個(gè)的整流天線單元，每個(gè)單元的輸出直流功率大都在100 mW以下，即使組陣也是很小的陣，比如在文獻(xiàn)[50]中組的就是3×3的小陣.當(dāng)我們要求的輸出直流功率為幾百瓦或者幾千瓦的時(shí)候就必須組成一個(gè)很大的整流天線陣.圖11給出了整流天線陣的常規(guī)設(shè)計(jì)的幾種方案.

整流天線組陣的第1種方案如圖11a所示.首先對(duì)天線進(jìn)行組陣，然后再將天線陣接收到的射頻信號(hào)通過射頻合成集體進(jìn)行整流，但是這種方案對(duì)整流電路要求太高.由于合成的射頻功率較大，所以必須要求整流二極管的耐壓值要高，但是實(shí)際中的整流二極管的耐壓值是有限的，而且隨著耐壓值的增高，電容必定會(huì)增大，這樣必然會(huì)引起整流效率的降低，所以這種方案只能適合中功率的整流，不適合大功率遠(yuǎn)距離的傳輸.第2種方案如圖11b所示.首先組成一些整流天線的子陣，然后再將這些子陣作為一個(gè)單元再進(jìn)行組陣，這種方案就要比第1種要靈活得多，對(duì)整流二極管的要求也不那么高，輸出的直流功率也比較大.第3種方案如圖11c所示，就是通過串并聯(lián)、串聯(lián)并聯(lián)混合組成子陣的方式進(jìn)行整流天線的組陣，該方案比第2種更加靈活，與第2種組成的子陣不同，這種方案組成的子陣可以通過單個(gè)整流天線隨意組合，是目前采取的最為普遍的方案，其組成的超大陣輸出的直流功率可以達(dá)到幾百瓦或者幾千瓦，滿足實(shí)際的需求.

文獻(xiàn)[54]分析了2種不同的整流組合的性能，一種是首先進(jìn)行天線組陣，也就是第1種方案，另一種是先單個(gè)天線整流然后進(jìn)行直流合成.分析結(jié)果表明2種方案的好壞可以通過單元個(gè)數(shù)、射頻組合效率、直流組合效率等因素進(jìn)行估算.實(shí)際中我們可以通過這些因素選擇較好的一種組合方案，從而達(dá)到最佳的直流輸出.文獻(xiàn)[55]分析了在組成超大陣的時(shí)候串并聯(lián)連接方式對(duì)組陣后的直流輸出功率的影響，該分析方法是將每個(gè)整流天線等效為一個(gè)等效源加上源內(nèi)阻然后外接負(fù)載，再分析此模型通過串并聯(lián)或者串聯(lián)并聯(lián)組合的方式得到的效果，這種方法在理論上給出了一個(gè)組陣方案的參考，但是實(shí)際中的每個(gè)整流單元都不同，所以實(shí)際效果還得通過實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證.

文獻(xiàn)[56]設(shè)計(jì)了一個(gè)超大的整流天線陣，總共有2 304個(gè)整流天線單元，整流天線陣的大小為3.2 m×3.6 m，最大的直流輸出接近600 W，整體的整流效率接近50%.文獻(xiàn)[57]設(shè)計(jì)了一種新型的整流天線結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)很適合進(jìn)行整流天線的組陣.文獻(xiàn)[58]也設(shè)計(jì)了一種新型的整流天線結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)與文獻(xiàn)[55]中的整流天線結(jié)構(gòu)具有很大的相似之處，也很容易實(shí)現(xiàn)整流天線的組陣.文獻(xiàn)[59]設(shè)計(jì)了一個(gè)整流天線陣，這個(gè)天線首先是將16個(gè)整流天線單元組成一個(gè)子陣，然后將這樣的16個(gè)子陣再次組成一個(gè)大陣，整個(gè)大陣的整流單元個(gè)數(shù)為256個(gè).由于實(shí)驗(yàn)時(shí)輸入整流天線陣的射頻功率較低，所以最后總的輸出直流功率接近600 mW，效率為60%.文獻(xiàn)[60]設(shè)計(jì)了一個(gè)微帶偶極子整流天線陣，該整流天線陣具有32個(gè)整流天線陣單元，在發(fā)射功率為1 257 mW的情況下得到的直流功率為210 mW，系統(tǒng)整體的效率為16.7%.文獻(xiàn)[61]設(shè)計(jì)了一個(gè)垂直堆疊的整流天線陣，總共堆疊了4層，每層上都有16個(gè)整流單元，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明4層堆疊得到的直流功率是單層的5倍.這種堆疊的設(shè)計(jì)可以將整流天線陣實(shí)現(xiàn)三維的組陣，可以有效利用空間.文獻(xiàn)[62]將頻率選擇表面與整流天線進(jìn)行了綜合的設(shè)計(jì)，該混合設(shè)計(jì)可以運(yùn)用在實(shí)際環(huán)境中，最后實(shí)驗(yàn)用的是4×3的一個(gè)整流天線陣.表2給出了一些研究計(jì)劃及其整流天線陣列研究成果.

3 微波輸能的未來發(fā)展

能源危機(jī)是21世紀(jì)人類必須要面對(duì)的問題，微波輸能技術(shù)由于可以對(duì)太陽能進(jìn)行很好的利用而得到了國內(nèi)外積極的研究，但是，目前只有一些高校以及研究中心的MPT實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，而沒有實(shí)際商用的MPT系統(tǒng).阻礙微波輸能實(shí)際應(yīng)用的原因主要有以下幾點(diǎn)：

1）MPT的整體傳輸效率低下，能量擴(kuò)散損耗以及熱損耗嚴(yán)重，進(jìn)而也導(dǎo)致了單位能量的傳輸成本昂貴.微波發(fā)射子系統(tǒng)中的DCRF以及發(fā)射天線陣的發(fā)射效率這兩部分效率已經(jīng)達(dá)到了90%，微波接收子系統(tǒng)的整流天線的效率也能達(dá)到70%甚至更高，但是制約整體系統(tǒng)效率的還是空間傳輸.目前超遠(yuǎn)距離傳輸時(shí)的空間傳輸效率很低，有時(shí)甚至只有百分之幾，所以提高空間傳輸?shù)男适翘岣進(jìn)PT整體系統(tǒng)效率的關(guān)鍵.

2）微波發(fā)射子系統(tǒng)對(duì)于移動(dòng)接收端的精確定位能力有待提升.實(shí)際應(yīng)用環(huán)境復(fù)雜，傳輸對(duì)象的移動(dòng)無規(guī)律，對(duì)于移動(dòng)的接收設(shè)備進(jìn)行精確定位是實(shí)現(xiàn)MPT技術(shù)的基礎(chǔ)，而目前對(duì)于移動(dòng)接收端的定位研究還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠.

3）整流天線陣的大規(guī)模共形化技術(shù)有待提升.實(shí)際中需要充電的設(shè)備如飛行器并沒有給整流天線陣的安裝提供很好的安裝區(qū)域，這就需要接收的整流天線陣能夠進(jìn)行共形，以期能夠?qū)崿F(xiàn)更大面積的接收微波能.

4）MPT系統(tǒng)中泄露的能量會(huì)對(duì)臨近的通信、雷達(dá)等無線系統(tǒng)產(chǎn)生干擾.規(guī)劃中的空間太陽能電站，其發(fā)射功率至少在兆瓦級(jí)別也即60 dBW以上，而常規(guī)天線陣列設(shè)計(jì)其副瓣電平抑制僅為40 dB，也即其泄露功率為百瓦（20 dBW）級(jí)別.縱然是按照有文獻(xiàn)報(bào)道的實(shí)驗(yàn)極限值75 dB的副瓣電平抑制，其泄露功率也有30 mW以上（-15 dBW），遠(yuǎn)大于現(xiàn)有通信系統(tǒng)的常規(guī)接收信號(hào)功率值.再則，若是對(duì)移動(dòng)接收端進(jìn)行跟蹤充電，其泄露控制能力會(huì)進(jìn)一步降低.

5）大功率微波傳輸對(duì)環(huán)境以及生物的影響需要進(jìn)一步分析與研究.隨著無線系統(tǒng)的不斷增加，電磁污染已越來越多地受到人們的重視，而對(duì)于微波能量傳輸系統(tǒng)，其功率級(jí)別比之通信系統(tǒng)更高，更會(huì)引起人們的恐慌心理.另外，大功率微波對(duì)自然界中的各類生物也會(huì)產(chǎn)生多種影響，如微波熱效應(yīng)以及生物電效應(yīng)等.這些也需要進(jìn)一步研究并提供相應(yīng)的對(duì)策.

針對(duì)空間傳輸效率低下以及接收整流天線的共形問題，國內(nèi)外專家提出了分場(chǎng)景的不同頻段微波能量傳輸技術(shù)，如在太空以及近距離場(chǎng)景下采用毫米波段，以期利用相同口徑更高增益的天線收發(fā)來提升空間傳輸效率并實(shí)現(xiàn)更好的共形設(shè)計(jì).針對(duì)動(dòng)目標(biāo)的能量傳輸，則可以通過嘗試通信以及雷達(dá)系統(tǒng)中的高定位技術(shù)包括方向回溯技術(shù)等，快速實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的跟蹤定位與能量傳輸，甚至可以采用能量傳輸與通信的異頻同時(shí)工作或者分時(shí)同頻工作等.針對(duì)MPT系統(tǒng)的微波泄露干擾問題，則可以通過特殊的副瓣電平綜合技術(shù)或者是尋求對(duì)電磁干擾要求不高的工作場(chǎng)景來實(shí)現(xiàn).關(guān)于微波對(duì)人類以及地球上生物的威脅問題，日本正在尋找大片森林區(qū)域布置MPT接收點(diǎn)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證.

微波輸能技術(shù)作為一種特殊而通用的技術(shù)，其應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣泛，如太陽能發(fā)電衛(wèi)星、臨近空間飛行器、微波驅(qū)動(dòng)直升機(jī)、機(jī)器人供能及偏遠(yuǎn)地區(qū)的能量傳輸，甚至是智慧城市的多用途電子設(shè)備供電等.因此，針對(duì)大功率MPT，建議制定三步走發(fā)展戰(zhàn)略[67]：

第一步（10年）：嘗試多種頻段的多場(chǎng)景微波輸能共形技術(shù)研究，在地面建立中遠(yuǎn)距離的高功率微波輸能實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，對(duì)各關(guān)鍵部件以及技術(shù)進(jìn)行攻關(guān).

第二步（10～20年）：形成特定的微波輸能標(biāo)準(zhǔn)包括可用頻段，運(yùn)用特定的MPT頻段從地面對(duì)移動(dòng)目標(biāo)進(jìn)行高功率微波輸能實(shí)驗(yàn)；開拓出多種應(yīng)用領(lǐng)域包括地地、地空、空空能量傳輸，引導(dǎo)MPT技術(shù)的商用化發(fā)展.

第三步（20～30年，最終目標(biāo)）：實(shí)現(xiàn)地地、地空、空空的微波輸能網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建，包括空間太陽能電站.

相信未來我國微波輸能技術(shù)的研究必將極大促進(jìn)國民經(jīng)濟(jì)的建設(shè)以及能源結(jié)構(gòu)的改善.

參考文獻(xiàn)

References

[1] http：∥image.baidu.com/search/detail？ct=503316480&z=&tn=baiduimagedetail&ipn=d&word=%E7%A9%BA%E9%97%B4%E5%A4%AA%E9%98%B3%E8%83%BD%E7%94%B5%E7%AB%99&step_word=&ie=utf8&in=&cl=2&lm=1&st=[OL]

[2] 黃吉金，黃珊.微波能量傳輸技術(shù)及其應(yīng)用發(fā)展方向[J].微波學(xué)報(bào)，2012，28（增刊2）：485490

HUANG Jijin，HUANG Shan.Microwave power transmission technology and its application[J].Journal of Microwaves，2012，28（sup2）：485490

[3] Li L W.Wireless power transmission：Stateofthearts in technologies and potential applications [C]∥AsiaPacific Microwave Conference，2011：8689

[4] 馬海虹.航天器間微波無線能量傳輸技術(shù)研究[J].空間電子技術(shù)，2013，10（3）：5760

MA Haihong.Research on microwave wireless power transmission technology in aerospace[J].Space Electronic Technology，2013，10（3）：5760

[5] Strassner B，Chang K.Microwave power transmission：Historical milestones and system components[J].Proceedings of the IEEE，2013，101（6）：13791396

[6] Brown W C.Experiments in the transportation of energy by microwave beam [J].IRE International Convention Record，1964，12（2）：817

[7] 劉長軍，李凱，黃卡瑪.微波輸能技術(shù)研究進(jìn)展[C]∥ 第十五屆全國微波能應(yīng)用學(xué)術(shù)會(huì)議論文集，2011：1922

LIU Changjun，LI Kai，HUANG Kama.Development of microwave power transmission study[C]∥The 15th National Conference on Microwave Power Transmission，2011：1922

[8] Matsumoto H，Kimura T.Nonlinear excitation of electron cyclotron wave by a monochromatic strong microwave：computer simulation analysis of the MINIX results[J].Space Solar Power Review，1986，6：187191

[9] Schinohara N，Mitani T，Matsumoto H.Development of phase controlled magnetron（in Japanese）[J].IEICE Trans C，2001，J84C （3）：199206

[10] Shinohara N，Matsumoto H，Hashimoto K.Solar power station/satellite （SPS） with phase controlled magnetron [J].IEICE Transactions on Electronics，2013，E86C（8）：15501555

[11] Matsumoto H，Hashimoto K，Shinohara N，et al.Experimental equipments for microwave power transmission in Kyoto University[J].Proceedings of the 4th International Conference on Solar Power from Space，2004，567：131138

[12] 馮桂榮.微波無線能量傳輸系統(tǒng)的研究[D].西安：西安電子科技大學(xué)電子工程學(xué)院，2014

FENG Guirong.The research of microwave power transmission system[D].Xian：School of Electronic Engineering，Xidian University，2014

[13] 楊雪霞.微波輸能技術(shù)概述與整流天線研究新進(jìn)展[J].電波科學(xué)學(xué)報(bào)，2009，24（4）：770779

YANG Xuexia.Overview of microwave power transmission technology and recent progress of rectennas[J].Chinese Journal of Radio Science，2009，24（4）：770790

[14] 李中云，文舸一.Ka波段整流天線的時(shí)域分析[J].微波學(xué)報(bào)，1998，14（2）：134141

LI Zhongyun，WEN Geyi.Time domain analysis of Kaband rectenna [J].Journal of Microwaves，1998，14（2）：134141

[15] 華偉，黃卡瑪，楊曉慶.微波化學(xué)反應(yīng)裝置的微波能量傳輸方法與介質(zhì)輻射器[P].中國專利：CN200910058715.1，20090327

HUA Wei，HUANG Kama，YANG Xiaoqing.Microwave energy transfer method anddielectric radiator for microwave chemical reaction device[P].Chinese Patent：CN200910058715.1，20090327

[16] 黃卡瑪，劉長軍，郭慶功.一種多路注入鎖定磁控管相干功率合成微波源[P].中國專利：CN201310111478.7，20130402

HUANG Kama，LIU Changjun，GUO Qinggong.A multi injection locked magnetron coherent power synthesis of microwave source [P].Chinese Patent：CN201310111478.7，20130402

[17] 徐長龍，徐君書，徐得名.管道探測(cè)微機(jī)器人微波輸能系統(tǒng)激勵(lì)裝置[J].上海大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2000，6（5）：404406

XU Changlong，XU Junshu，XU Deiming.The exciting device of microwave energy supply system for inpipe inspect micromachine [J].Journal of Shanghai University （Natural Science Edition），2000，6（5）：404406

[18] 王業(yè)清，楊雪霞，江超.整流天線組陣等效模型分析與實(shí)驗(yàn)[J].上海大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2013，19（3）：266270

WANG Yeqing，YANG Xuexia，JIANG Chao.Equivalent models and experiments of rectenna arrays[J].Journal of Shanghai University （Natural Science Edition），2013，19（3）：266270

[19] 郭根武.微波無線能量傳輸?shù)孛嫜菔鞠到y(tǒng)研究[D].西安：西安郵電大學(xué)電子工程學(xué)院，2015

GUO Genwu.The research of microwave power transmission ground demonstration system[D].Xian：School of Electronic Engineering，Xian University of Posts & Telecommunications，2015

[20] Kobayashi Y，Hori M，Noji H，et al.The Sband GaNbased high power amplifier and rectenna for space energy transfer applications[J].IEEE MTTS International Microwave Workshop Series on Innovative Wireless Power Transmission：Technologies，Systems，and Applications，2012：271274

[21] Li Y，Jandhyala V.Design of retrodirective antenna arrays for shortrange wireless power transmission[J].IEEE Transactions on Antennas & Propagation，2012，60（1）：206211

[22] Rodenbeck C T，Li M Y，Chang K.A phasedarray architecture for retrodirective microwave power transmission from the space solar power satellite [J].IEEE MTTS International Microwave Symposium Digest，2004，3：16791682

[23] Hsieh L H，Strassner B H，Kokel S J，et al.Development of a retrodirective wirelessmicrowave power transmission system [C]∥IEEE Antennas and Propagation Society International Symposium，2003，2：393396

[24] Rodenbeck C T，Chang K.A limitation on the smallscale demonstration of retrodirective microwave power transmission from the solar power satellite[J].IEEE Antennas& Propagation Magazine，2005，47（4）：6772

[25] Mcspadden J O，Mankins J C.Space solar power programs and microwave wireless power transmission technology[J].IEEE Microwave Magazine，2002，3（4）：4657

[26] Massa A，Oliveri G，Viani F，et al.Array designs for longdistance wireless power transmission：Stateoftheart and innovative solutions [J].Proceedings of the IEEE，2013，101（6）：14641481

[27] Jamnejad V，Hoorfar A.Optimization of antenna beam transmission efficiency [C]∥ IEEE Antennas & Propagation Society International Symposium，2008：511

[28] Sanzgiri S T，Butler J K.Constrained optimization of the performance indices of arbitrary array antennas [J].IEEE Transactions on Antennas & Propagation，1971，19（4）：493498

[29] Takahashi T，Mizuno T，Sawa M，et al.Development of phased array for high accurate microwave power transmission[C]∥ IEEE MTTS International Microwave Workshop Series on Innovative Wireless Power Transmission：Technologies，Systems，and Applications，2011：157160

[30] Ishiba M，Ishida J，Komurasaki K，et al.Wireless power transmission using modulated microwave [C]∥ IEEE MTTS International Microwave Workshop Series on Innovative Wireless Power Transmission：Technologies，Systems，and Applications，2011：5154

[31] Kaya N，Iwashita M，Mankins J C.Hawaii project for microwave power transmission [C]∥ 54th International Astronautical Congress of the International Astronautical Federation，the International Academy of Astronautics，and the International Institute of Space Law，2003：163168

[32] Kaya N，Iwashita M，Little F，et al.Microwave power beaming test in Hawaii [C]∥Proceedings of the 60th International Astronautical Congress，2009，8：61286132

[33] Kaya N，Mankins J.The second microwave power beaming experiment in Hawaii[J].Proceedings of the 61st International Astronautical Congress，2010，12：97029707

[34] Kawasaki S.Microwave WPT to a rover using active integrated phased array antennas [C]∥Proceedings of the 5th European Conference on Antennas and Propagation，2011：39093912

[35] Mcspadden J O，Yoo T，Chang K.Theoretical and experimental investigation of a rectenna element for microwave power transmission[J].IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques，1992，40（12）：23592366

[36] Mcspadden J O，Mankins J C.Space solar power programs and microwave wireless power transmission technology [J].IEEE Microwave Magazine，2002，3（4）：4657

[37] Jamnejad V，Hoorfar A.Optimization of antenna beam transmission efficiency [J].IEEE Antennas & Propagation Society International Symposium，2008，DOI：10.1109/APS.2008.4619365

[38] Ren Y J，Chang K.5.8 GHz circularly polarized dualdiode rectenna and rectenna array formicrowave power transmission[J].IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques，2006，54（4）：14951502

[39] Ren Y J，Chang K.New 5.8 GHz circularly polarized retrodirective rectenna arrays for wireless power transmission[J].IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques，2006，54（7）：29702976

[40] Zbitou J，Latrach M，Toutain S.Hybrid rectenna and monolithic integrated zerobias microwave rectifier [J].IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques，2006，54（1）：147152

[41] Kang Z Y，Lin X Q，Jiang Y.A seriesparallel rectifier with an inductance loaded for wireless power transfer[C]∥ IEEE AsiaPacific Microwave Conference，2015，DOI：10.1109/APMC.2015.7413180

[42] Strassner B，Chang K.5.8 GHz circularly polarized dualrhombicloop travelingwave rectifying antenna for low powerdensity wireless power transmission applications [J].IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques，2003，51（5）：15481553

[43] Huang F J，Yo T C，Lee C M，et al.Design of circular polarization antenna with harmonic suppression for rectenna application [J].IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters，2012，11：592595

[44] Kang Z Y，Lin X Q，Tang C，et al.2.45 GHz wideband harmonic rejection rectenna for wireless power transfer[C]∥International Journal of Microwave and Wireless Technologies，2016，DOI：10.1017/S1759078716001082

[45] Liou C Y，Lee M L，Huang S S，et al.Highpower and highefficiency RF rectifiers using series and parallel powerdividing networks and their application to wirelessly powered devices [J].IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques，2013，61（1）：616624

[46] Song C Y，Huang Y，Carter Paul，et al.A novel aixband dual CP rectenna using improved impedance matching technique for ambient RF energy harvesting[J].IEEE Transactions on Antennas and Propagation，2016，64（7）：31603171

[47] 康湛毓.2.45 GHz高效率微帶整流天線的研究[D].成都：電子科技大學(xué)電子信息工程學(xué)院，2016

KANG Zhanyu.The research of 2.45 GHz high efficiency microstrip rectenna for microwavepower transmission [D].Chengdu：School of Electronic Engineering，University of Electronic Science and Technology of China，2016

[48] Zbitou J，Latrach M，Toutain S.Hybrid rectenna and monolithic integrated zerobias microwave rectifier [J].IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques，2006，54（1）：147152

[49] Ali M，Yang G L，Dougal R.A new circularly polarized rectenna for wireless power transmission and data communication [J].IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters，2005，4（1）：205208

[50] Strassner B，Chang K.Highly efficient cband circularly polarized rectifying antenna array for wireless microwave power transmission [J].IEEE Transactions on Antennas and Propagation，2003，51（6）：13471356

[51] Ren J Y，Chang K.5.82 GHz circularly polarized dualdiode rectenna and rectenna array for microwave power transmission [J].IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques，2006，54（4）：14951502

[52] Chin C K，Xue Q，Chan C H.Design of a 5.82 GHz rectenna incorporating a new patch antenna[J].IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters，2005，4（1）：175178

[53] Heikkinen J，Kivikoski M.Lowprofile circularly polarized rectifying antenna for wireless power transmission at 5.8 GHz[J].IEEE Microwave and Wireless Components Letters，2004，14（4）：162164

[54] Olgun U，Chen C C，Volakis J L.Investigation of rectenna array configurations for enhanced RF power harvesting [J].IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters，2011，10（1）：262265

[55] Shinohara N，Matsumoto H.Dependence of dc output of a rectenna array on the method of interconnection of its array elements [J].Electrical Engineering in Japan，1998，125（1）：917

[56] Shinohara N，Matsumoto H.Experimental study of large rectenna array for microwave energy transmission[J].IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques，1998，46（3）：261268

[57] Matsunaga T，Nishiyama E，Toyoda I.5.8 GHz stacked differential mode rectenna suitable for largescale rectenna arrays [J].AsiaPacific Microwave Conference Proceedings，2013，14（6）：12001202

[58] Sakamoto T，Ushijima Y，Nishiyama E，et al.5.8 GHz series/parallel connected rectenna array using expandable differential rectenna units [J].IEEE Transactions on Antennas and Propagation，2013，61（9）：48724875

[59] Nishida K，Taniguchi Y，Kawakami K，et al.5.8 GHz high sensitivity rectenna array [J].IEEE MTTS International Microwave Workshop Series on Innovative Wireless Power Transmission：Technologies，Systems，and Applications，2011：1922

[60] Chung D N，Hoang N H，Lam H T，et al.Simulation，design and fabrication of 4element and 32element rectenna array applying in the wireless power transmission [J].International Conference on Advanced Technologies for Communications，2015：522527

[61] Almoneef T S，Sun H，Ramahi O M.A 3D folded dipole antenna array for farfield electromagnetic energy transfer [J].IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters，2016，15：14061409

[62] Ferreira D，Sismeiro L，F(xiàn)erreira A P P A，et al.Hybrid FSS and rectenna design for wireless power harvesting [J].IEEE Transactions on Antennas and Propagation，2016，64（5）：20382042

[63] Dickinson R M.Performance of a highpower，2.388 GHz receiving array in wireless power transmission over 1.54 km [C]∥ IEEE MTTS International Microwave Symposium，1976：139141

[64] Matsumoto H，Kaya N，F(xiàn)ujita M，et al.Microwave lifed airplane experiment with active phased array antennas [R].MILAX Report，Kyoto University，1995

[65] Mcspadden J O，Little F E，Duke M B，et al.An inspace wireless energy transmission experiment [C]∥ Proceedings of the 31st Intersociety Energy Conversion Engineering Conference，1996，1：468473

[66] Youn D G，Park Y H，Kim K H，et al.A study on the fundamental transmission experiment for wireless power transmission system [C]∥Proc of the IEEE Region 10 Conference，1999，2：14191422

[67] Shinohara N，Kawasaki S.Recent wireless power transmission technologies in Japan for space solar power station/satellite [C]∥IEEE Radio and Wireless Symposium，2009：1315