非均匀功率分布的微波整流天线阵列功率合成优化方法

作     者：肖冬萍 陈建楠 陈宇立 舒梽卿 Xiao Dongping;Chen Jiannan;Chen Yuli;Shu Zhiqing

作者机构：输变电装备技术全国重点实验室(重庆大学电气工程学院)重庆400044 

出 版 物：《电工技术学报》 (Transactions of China Electrotechnical Society)

年 卷 期：2025年第40卷第2期

页      面：358-366页

核心收录：

学科分类：080802[工学-电力系统及其自动化] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 

基　　金：国家自然科学基金项目(U22B2095) 民用航天技术预先项目(D010103)资助 

主　　题：微波无线能量传输 混合功率合成 编码规则 动态串并联优化 整流电路特性 

摘      要：对于大型微波无线能量传输系统,其接收天线阵列上微波功率非均匀分布,由于整流电路的特性,采用现有的天线阵列布局和功率合成方式所得的能量转换效率较低。为此,该文提出一种基于遗传算法优化的混合功率合成方法:提出天线单元连接编码规则,采用遗传算法将接收天线单元按目标功率进行分组和射频合成,使得各组射频合成后的微波功率均匀化,再输入整流电路;提出整流电路连接编码规则,基于遗传算法,以负载匹配为目标对整流电路进行动态串并联优化,使直流合成后获得最优转换效率。在进行功率合成前,需基于实验系统分析获得整流电路输入功率与转换效率关系、输出伏安特性曲线,从而确定射频功率合成的优化目标。该文以10×10接收阵列天线为例进行分析,将100个单元分为4组进行均匀化射频合成,均匀度评价指标低至1.804;再对整流输出进行串并联优化,在接近负载匹配的情况下使得整流转换效率达到91.37%。结果表明,采用该文提出的方法可快速有效地对接收天线阵列进行混合功率合成优化。