微波无线输能

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微波无线能量传输技术在农用车领域中的应用研究

微波无线能量传输技术在农用车领域中的应用研究

微波无线能量传输技术在农用车领域中的应用研究作者:万昭元邓刚陈丁跃来源:《农家科技下旬刊》2014年第02期摘要:微波无线能量传输技术在农用车领域中拥有广阔的发展前景,依靠空间太阳能电站(SPS)将太阳能转换为电能,再将电能以微波能量形式输送到地面,最后通过整理天线将微波能转换为电能,实现太阳能的利用,发展该技术可有效的解决农用大功率机械能源消耗问题。

本文理论分析利用SPS实现微波无线能量传输的可行性,以及探索传输过程中导致传输效率低的因素。

关键字:微波无线能量传输技术;空间太阳能电站(SPS);农用车领域毋庸置疑,环境问题日益突出。

在汽车领域中,电动车作为减少排放的最理想选择。

考虑农用车除简单的机械运动外,还主要用于犁地,旋耕,插秧,收割等。

如果用电池(功率密度120 W/kg,能量密度80 Wh/kg)作为驱动能源,那么提供一台33kW的电机和500kg电池,搭载一台普通旋耕机的农用车在普通的地里只能维持2小时左右的工作时间。

这是目前电池能量和功率密度低导致供能不足。

相比而言燃料电池是个较好的选择,但它存在电池质量大,且只替换供能系统中的内燃机部分而没有改变传动系统等问题。

未来的理想农用车应是,质量小,节能,无排放。

因此本文提出全新概念的电动农用车。

采用此车将仅需电机无需内燃机和电池,从而减少车重,且无污染。

采用处于2.45GHz频段的微波作为能量能源载体,实现无线电传输,用于驱动电机。

一、无线能量传输技术远距离的无线能量传输技术可分为:微波和激光无线能量传输。

1.微波能量转换方式及特点:微波转换效率较高且技术相对成熟,采用2.45GHz的微波可以不受云、雨等影响且不对现有的通讯产生影响。

采用微波传输具有较高的安全性,但是波长宽,接收天线需很大尺寸。

2.激光能量转换方式及特点:激光易受云层、建筑等障碍物的影响,因此传输效率较低,且存在安全隐患,但是波长窄,接收天线的尺寸仅需微波的1/10,适合太空的无线能量传输。

微波输能技术的研究进展及发展趋势分析

微波输能技术的研究进展及发展趋势分析
包括 3 个:微波源将直流变为射频的效率、发射天线
图 1 空间太阳能电站系统示意 [1]
Fig 1 Schematic diagram of Space Solar Power System [1]
1 国内外的研究进展
1 1 国外的研究
1888 年,基于麦克斯韦理论, Heinrich Hertz 利
究现状,并对微波输能技术的系统组成
与关键技术做了分析,其中主要针对微
波发射子系统与微波接收子系统两大模
块进行了详细的讨论. 最后,对微波输能
系统技术所存在的问题以及未来发展的
趋势进行了概括.
关键词
微波输能技术;空间太阳能电站系
统;微波发射子系统;微波接收子系统
中图分类号 TN011
文献标志码 A
0 引言
能源使用所带来的环境污染问题.太阳能、风能、水能和地热能等新能
源正在逐步被人类研究和利用,其中太阳能更是一种巨大、久远、无
尽的能源.尽管太阳辐射到地球大气层的能量仅为其总辐射能量( 约
为 3 75 × 10 26 W ) 的 22 亿分之一,但是已高达 1 73 × 10 5 TW,也就是
说太阳每秒钟照射到地球上的能量就相当于 500 万吨煤.从某种程度
与技术、无线输能、微波毫米波电路与系统.
xqlin@ uestc.edu.cn
1 电子科技大学 电子信息工程学院,成都,
611731
量通过无线能量传输的方式将能量输送到地球表面的接收系统.其中
微波输能技术( Microwave Power Transmission, MPT) 占到了主导性作
用,它可以将能量以无线的形式进行大功率、远距离的传输,这为空
学报( 自然科学版) ,2017,9(1) :34⁃45

高功率微波无线能量传输技术的应用

高功率微波无线能量传输技术的应用
・489・
坚持科学发展促进人与自然和谐
图l:子母卫星系统示意图
图2:法属留尼旺岛wFrr系统
国外科学家对wPr技术的研究开展了很多年,而我国科学家在这一领域的研究却很少,所以 很有必要加大对wPT技术的研究力度,更好的为国家经济建设、科技发展服务。
高速公路软土地基沉降的监测与分析
李雪霞 (四川交通职业技术学院红牌楼校区)
・490・
高功率微波无线能量传输技术的应用
作者: 作者单位: 杨春 中国工程物理研究院电子工程研究所
本文链接:/Conference_6574369.aspx
1968年Glaser提出SSPS概念后极大的推动了ww技术的研究。美国能源部和NASA都对 该技术很感兴趣,并积极资助SSPS技术的研究。1975年JPL实验室成功演示了在1.6公里距离
・488.
工程建设与环境
上无线传输30kw能量的地面试验系统H1,该演示试验有力的证明了SSPS技术的可行性,也使科 学家们对wPr技术的应用产生更多的思考,从而产生了下文所述的其他几个w胛技术的应用方
关键词:软土地基;沉降;灰色预测;沉降速率
1.前言 目前,对软土路堤沉降的分析主要是最终沉降,计算最终沉降量的方法主要有两大类有限元法。但是由于计算参数 较多,且一般需通过三轴试验确定,目前还不可能把有限元作为每个断面沉降计算的主要方法应用于
为载体在自由空间中无线传输大功率电磁能量¨J。1968年美国人P.E.Glaser在此概念上提出了 卫星太阳能电站(SSPS)的概念,即在地球同步轨道上的太阳能卫星把接收到的太阳能转换为电磁 能,用大功率微波天线定向发射回地面,地面接收整流天线系统(rectenna)将接收到的能量转换为 直流电,从而实现太阳能发电的功能”J。21世纪人类面临着非常严峻的能源形势,太阳能是取之 不尽,用之不竭的可再生的干净能源,大规模开发利用太阳能对解决人类的能源危机十分重要。 建造SSPS系统的意义就在于可以帮助人类更有效地开发利用太阳能,解决能源问题。 在wPT技术的研究中有两个重点需要特别关注。第一个重点是要保证电磁能量的高效传输。

日本空间微波无线能量传输技术概述

日本空间微波无线能量传输技术概述

52空间电子技术SPACE ELECTRONIC TECHNOLOGY2017年第5期日本空间微波无线能量传输技术概述0周宇昌(中国空间技术研究院西安分院空间微波技术重点实验室,西安710000)摘要:未来建立空间太阳能电站而大规模开发利用太阳能,将有希望解决人类的能源危机。

而空间微波无线能量传输技术是空间太阳能电站实现的关键技术。

介绍了在空间微波无线能量传输技术领域处于国际领先地位的日本技术研究情况,主要是日本宇宙航空研究开发机构(JAEA)、日本不栽人空间实验系统研究开发机构(USEF)和三菱电机公司的空间微波无线能量传输技术研究现状,并探讨了其对国内未来发展空间无线能量传输技术的启示和建议。

关键词:空间无线能量传输;微波无线能量传输;技术研究中图分类号:V474 文献标识码:A 文章编号:1674-7135(2017)05~0052-07D O I:10. 3969/j.issn. 1674-7135.2017.05.010Summary on Space Microwave Wireless EnergyTransfer Technology of JapanZHOU Yu chang(National Key Laboratory of Science and Technology on space Microwave,China Academy of Space Technology( X i n),X in710000, China)Abstract:Establishing space solar power system and large-scale dveloping solar in man energy crisis. But t he space microwave wireless energy transfer technique is space solar power system realization of key technique. The article introduced in space microwave wireless energy transfer technique in le research situation,main that Japan Aerospace E xploration Agency (JAEA) and institute for Unmanned S Free Flyer(USEF) and mitsubishi electric corporation of the space microwave wireless energy transfer technique research present condition, and i nquiry into it to our country the future development space wireless energy transfer technology apoca­lypse and suggestion.Key words:Space wireless energy transfer;Microwave wireless energy transfer;Technique research〇引言21世纪人类面临着非常严峻的能源形势。

微波无线输能 PPT

微波无线输能 PPT

微波无线输能
原理 设计 效率 总结
大家应该也有点累了,稍作休息
大家有疑问的,可以询问和交流
微波无线输能
原理 设计 效率 总结
原理
微波电能传输的一般过程是,利用射频信号源将直流电转换成 微波信号,即DC-RF;经过功率放大器(多级)将微波功率放大后 辐射至自由空间,再由整流天线接收微波能量并整流,为负载提供 直流电能。
内容简介
人类用电已经有 160 多年的历史了,我们所熟悉的电能输送都 是靠电线,而随着时代的进步与科技的发展,传统的有线输电方式已 经显得捉襟见肘甚至无能为力。采用无线输电技术(Wireless Power Transmission-WPT)可以避免很多灾害对电力系统的侵扰。 WPT在能源、通信、军事、深空探测等领域有广阔的应用前景,因 此具有极高的科研价值。
微波无线输能
原理 设计 效率 总结
设计
微波无线输能
原理 设计 效率 总结
效率
传输效率是衡量微波无线输能系统性能的主要指标,是系统设计 的主要依据,因此微波无线输能系统的设计需要根据各组件性能进行 效率的研究,并结合组件的实际情况给出合适的指标分配,这也是对 系统效率进行分析、改进和提高的重要途径。
在一些移动目标的微波无线输能系统中,发射天线需要根据目标 的运动状态而改变波束的发射方向,实现波束方向或波束功率的控制, 可选择相控阵天线,如具有自相位能力的回溯天线阵,不仅能够实现 波束的高定向传输,而且还可以实现馈电机制可控,从而提高系统 DC-DC的传输效率。
原理
接收微波能量的器件也是天线,在接收天线上整合整流电路及整 流所必须的滤波电路等就形成了整流天线,整流天线可以从自由空间 中接收微波能量并将其整流为滞留能量提供给负载。

无线能量传输介绍

无线能量传输介绍
无线充电汽车技术仍处于发展阶段,但已经有一些汽车制造商开始推出 支持无线充电的电动汽车型号。
无线充电医疗设备
无线充电医疗设备是指使用无线能量传输技 术为医疗设备提供电能的设备。这些设备通 常包括植入式心脏起搏器、神经刺激器等。
无线充电医疗设备可以提高患者的舒 适度和便利性,减少感染风险和手术 成本。
02
无线能量传输技术原理
无线能量传输的物理原理
电磁感应
电磁波传播
微波传输
磁场共振
通过变化的磁场产生电 流,实现能量的无线传
输。
利用电磁波的传播特性, 将能量从发射器传送到
接收器。
利用微波的特性,将能量 集中在一个方向上传输,
适用于远距离传输。
利用磁场共振原理,实 现高效的无线能量传输。
无线能量传输的技术分类
制定无线能量传输技术的标准和规范,促进其广泛应用和互通 性。
积极探索无线能量传输技术在不同领域的应用,如医疗、农业 、工业等,拓展其应用范围和市场规模。
感谢您的观看
THANKS
无线能量传输的背景和重要性
背景
随着物联网、智能家居、无线充电等技术的快速发展,无线能量传输的需求越来越大。传统的有线连接方式已经 无法满足这些应用的需求,因此无线能量传输技术变得越来越重要。
重要性
无线能量传输技术可以解决有线连接的限制和不便,提高设备的灵活性和便利性。它还可以降低设备的维护成本 和复杂性,提高设备的可靠性和安全性。此外,无线能量传输技术还可以促进物联网、智能家居等领域的快速发 展,推动社会的进步和创新。
随着技术的不断发展,无线充电手机已经成为市场上的主流产品,许多品牌和型号 都支持无线充电功能。
无线充电汽车
无线充电汽车是指通过无线方式为电动汽车充电的技术。这种技术允许 电动汽车在停车场或路边安全地进行充电,而无需使用电缆或插头。

微波输能系统的微能量采集及最大功率输出装置及方法

微波输能系统的微能量采集及最大功率输出装置及方法微波输能系统的微能量采集及最大功率输出装置及方法概述微波输能系统是一种将微波能量传输到远距离的无线输能技术,被广泛应用于无线充电、远程通信和电能供应等领域。

本文将详细介绍微能量采集及最大功率输出装置及方法,以实现高效的微波能量收集和输出。

微波能量采集1. 矩形箝线波导天线利用矩形箝线波导天线作为接收器,通过在微波场中产生电流来收集微波能量。

该方法具有结构简单、成本低廉的优点,适用于低功率微波能量采集。

2. 微带贴片天线微带贴片天线是一种非常常见的微波能量采集器件,广泛用于无线通信系统和射频识别技术。

其具有体积小、重量轻和制造成本低等优点,适用于微能量采集。

3. 微波天线阵列通过将多个微波天线组成阵列,可以实现对微波能量的高效采集。

利用天线阵列的方向性,可以将微波能量集中在指定范围内,提高微能量采集的效率。

最大功率输出装置1. 微波功率放大器微波功率放大器是将微波能量放大到更高功率的装置。

通过使用高效的微波功率放大器,可以实现最大功率输出,提高微波能量传输的距离和效率。

2. 多级匹配网络多级匹配网络是一种通过调整阻抗匹配来提高微波能量传输效率的方法。

通过在微波输能系统中引入多级匹配网络,可以最大程度地提高能量传输效率。

3. 智能功率控制系统智能功率控制系统通过实时监测微波能量采集和传输过程中的各种参数,对功率进行自动控制和优化。

该系统可以根据实际情况动态调整功率输出,以实现最大的能量传输效率。

结论微波输能系统的微能量采集及最大功率输出装置及方法是实现高效无线能量传输的关键技术。

通过合理选择能量采集器件和最大功率输出装置,以及利用智能功率控制系统,可以提高微波能量传输的效率和距离,推动无线充电、远程通信等领域的发展。

微波能量采集方法选择的考虑因素在选择微波能量采集方法时,需要考虑以下因素:1.功率需求:根据需要采集的微波能量功率大小,选择适合的采集方法。

微波能量传输技术发展及军事应用简

微波能量传输技术发展及军事应用简析毛 磊 姚保寅 周 洁 潘 剑远距无线能量传输主要包括激光和微波两种方式。

前者能量集中,所需接收设备尺寸小,但大气损耗严重。

后者效率较高,虽对发射接收天线有一定要求,但大气透过性好,目前仍是远距无线能量传输技术研究的重点,且越来越受到国际社会关注。

微波能量传输技术在太空太阳能电站、航天运载器供能、定向能武器、航天器间能量传输等领域具有重要应用前景。

基本概念与内涵微波能量传输是一种无线能量传输方式,其能量发射端借助微波功率源将直流电能转换为微波频率的射频(RF)能量,经由波束辐射传送至能量接收端,通过接收天线和整流电路等,将射频能量转换为直流能量。

其中,发射部分旨在将输入直流电高效转化为微波,同时完成微波高精度发射及高效空间功率合成。

发展现状及水平日本、美国、欧盟、英国等开展了大量微波能量传输相关研究工作,成果显著,其中日本和美国处于技术领先地位。

20世纪60年代初,美国人 W.C.Brown首次提出微波能量传输概念,并于1975年由美国喷气推进实验室首次试验证明远距微波能量传输的可行性。

美国空军研究实验室近年来多次强调转换太阳能为射频能量发射到地球,并设立了太空太阳能增量演示和研究项目,以开发此类系统所需的关键技术,包括拟于2025年前开展减少天基太阳能航天器部件上的温度波动试验,打破天基太阳能捕获和转换的局限性以及可展开结构概念设计等。

该项目已于2022年1月进行了首次光伏发电微波传送的端对端演示。

日本三菱科研人员于2015年开展了500米距离10千瓦的微波能量传输,并成功驱动接收端LED灯。

按照计划,三菱重工将在2030年至2040年将微波能量传输技术应用于太空太阳能发电系统。

欧盟于2002年构建了欧洲研究网络,用30年时间探索太空太阳能发电技术。

英国于2022年宣布拟投资160亿英镑在太空建造太阳能发电站,其直径为1.7千米,重约2000吨,拟于2040年建成运行,将为英国提供2吉瓦的电力。

《微波无线输能》课件

微波无线输能
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汇报人:PPT
目录 /目录
01
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04
微波无线输能 的优势与挑战
02
微波无线输能 概述
05
微波无线输能 的应用案例
03
微波无线输能 系统组成
06
微波无线输能 的未来展望
01 添加章节标题
02 微波无线输能概述
市场需求:随着 无线充电技术的 普及,微波无线 输能市场前景广 阔
应用领域:微波 无线输能技术可 以应用于电动汽 车、无人机、智 能家居等领域
竞争格局:目前 微波无线输能市 场尚处于起步阶 段,未来竞争将 更加激烈
对人类社会的影响与价值
提高能源利用 效率,减少能
源浪费
降低能源传输 成本,提高能
源传输效率
微波源:产生微波能量的设备
波导:传输微波能量的通道
功率放大器:放大微波信号的 强度
定向天线:将微波信号定向发 射到接收端
传输系统
微波发射器:产生微波信号,并将 其转换为电磁波
传输介质:空气、真空等,用于传 输微波信号
添加标题
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添加标题
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微波接收器:接收微波信号,并将 其转换为电能
控制系统:控制微波发射器和接收 器的工作状态,确保传输效率和安 全性
促进新能源技 术的发展,推 动能源结构调

提高能源安全, 减少对传统能
源的依赖
推动全球能源 互联互通,促 进全球能源合

提高人类生活 质量,改善环 境质量,促进
可持续发展
感谢您的观看
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定义与原理

微波无线电能传输的发展史

微波无线电能传输的发展史1.1微波无线电能传输的发展史微波无线电能传输技术(Wireless Power transmission, WPT)是将电能转化为微波,让微波在自由空间中传送到目标位置,再经整流,转化成直流电能,提供直流供电。

其发展起源于19世纪末,Heinrich Herz于1888年首次演示了500MHz脉冲能量的产生和传输。

他的实验对于认识和证明Maxwell方程中体现的电磁波理论有重要的意义,但由于当时缺乏能够将微波能转变成直流电的装置而未能实现,Herz并未想到此项技术在后来可以用于电力传输。

随后,世界上首次完整的微波能量传输系统的实验完成于1963年,在这个实验中,直流电被转化成400瓦特频率为2. 45GHz的微波,再通过一个直径为2.8米的椭圆形反射镜聚焦至7.4米外的椭圆接收器的焦点并被接收,收集到的微波能量再被转换成104瓦特的直流电,总的传输效率(直流一直流)达到了13%-15%,但尽管此实验中将微波转换成直流电的装置达到了50%的效率,它的使用寿命相当短,并不适合于实际应用。

图1. 1微波供电直升飞机简图在1964年,Raytheon公司进行了微波供电直升飞机实验,如图1.1所示。

系统的接收端采用了一种新的微波—直流电转换器件一一硅整流二极管天线,其原理是将接收天线划分成小的区域,每个区域天线收集微波能量,用整流二极管将其转换成直流电。

在接下来的几十年里,重量更轻,输出功率更大的硅整流二极管天线被不断研制出来,接收端微波一直流转换效率也大大提高了。

1975年,微波能量传输系统的传输总效率提高到了54%,其直流输出功率为495瓦特,频率2446MHz。

同年,在Mojay 沙漠进行的微波成形束能量传输实验,频率为2388MHz的微波能量有84%被硅整流天线阵列接收并转换为30KW的直流能量,用来点亮天线前端的灯泡阵列。

到1975年,完整的WPT理论和技术体系的建立,为其在太空及各方面的应用奠定了坚实的基础。

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•2020/7/11
Q/A? Thanks!
•2020/7/11
•2020/7/11
内 传输英
文 名

Wireless power

Transmission (WPT)
思 义
Contactless Power
Transmission (CPT)
就是不使用导线连接而借助于电磁场 或电磁波等软介质进行能量传递的一
种技术
•2020/7/11
整流电路中低通滤波器的作用是让基频通过,阻止天线的其他频率 分量进入整流电路, 同时反射二极管产生的高次谐波; 匹配电路实现接 收天线与滤波器之间的匹配。直通滤波器的作用是只让直流通过, 将基 频及基频以上的谐波反射回到整流二极管,一方面提高了输出直流的平 稳度, 另一方面将反射的能量再一次整流利用,也可以把低通滤波器 的功能用谐波抑制天线代替以减小整流电路体积 。
2015年8月 2014年10月
2014年10月 2014年04月
内容简介
人类用电已经有 160 多年的历史了,我们所熟悉的电能输送都 是靠电线,而随着时代的进步与科技的发展,传统的有线输电方式已 经显得捉襟见肘甚至无能为力。采用无线输电技术(Wireless Power Transmission-WPT)可以避免很多灾害对电力系统的侵扰。 WPT在能源、通信、军事、深空探测等领域有广阔的应用前景,因 此具有极高的科研价值。
大功率微波源技术已经比较成熟。产生微波的真空管包括磁控 管、行波管和速调管,固态器件有半导体器件和混合型器件。
•2020/7/11
原理
•2020/7/11
原理
微波发射天线的作用是将微波发射机产生的射频能量发射传输到 接收天线口面上。用于微波无线输能系统的发射天线要求发射天线具 有高聚焦、大功率的特性,能够实现能量的定向传输,所以通常采用 口径功率密度较大的反射面天线。
内容简介
➢ 磁感应耦合式 ➢ 磁耦合谐振式 ➢ 微波辐射式 ➢ 激光式
•2020/7/11
微波无线输能
原理 设计 效率 总结
•2020/7/11
微波无线输能
原理 设计 效率 总结
•2020/7/11
原理
微波电能传输的一般过程是,利用射频信号源将直流电转换 成微波信号,即DC-RF;经过功率放大器(多级)将微波功率放大 后辐射至自由空间,再由整流天线接收微波能量并整流,为负载提 供直流电能。
在一些移动目标的微波无线输能系统中,发射天线需要根据目标 的运动状态而改变波束的发射方向,实现波束方向或波束功率的控制, 可选择相控阵天线,如具有自相位能力的回溯天线阵,不仅能够实现 波束的高定向传输,而且还可以实现馈电机制可控,从而提高系统 DC-DC的传输效率。
•2020/7/11
原理
接收微波能量的器件也是天线,在接收天线上整合整流电路及整 流所必须的滤波电路等就形成了整流天线,整流天线可以从自由空间 中接收微波能量并将其整流为滞留能量提供给负载。
传输网络技术 微波无线输能
内容简介
•2020/7/11
内容简介
三星Galaxy S6 三星Galaxy S6 Edge 三星Galaxy S6 Active 索尼Xperia Z4v 谷歌Nexus 6 摩托罗拉Droid Turbo
•2020/7/11
诺基亚Lumia 930
2015年4月 2015年3月
•2020/7/11
效率
整流天线
整流天线效率分为接收天线对微波的接收效率和整流电 路的整流效率两部分。
接收效率依赖于天线的优化设计,整流效率由二极管特 性参数、直流负载以及对高次谐波的抑制能力等因素决定。 使用肖特基整流二极管,转换效率可以达到80%以上。
•2020/7/11
效率
整体
无线输电系统的输能效率就是以上各部分效率的乘积。如 NASA对5.8GHz频段的DC一DC转换效率做了详细估算。三部 分效率分别可达ηg=76.6%,ηt=81.5%,ηr=72.1%,实现 了总体DC一DC效率为η=45%。
•2020/7/11
效率
微波发射机效率: ηs 发射天线效率: η系tr统传输效率:
•2020/7/11
接收天线效率: ηr 整流电路效率: ηrec 直流合成效率: ηdc
效率
微波功率源
目前,大功率微波源技术已经比较成熟。普通磁控管是 常规电真空器件中效率最高的, 最高能达到80%以上,通常 情况也有60一70%。在 5.8GHz工作的电子能量转换效率可 达58.5%。用于微波炉的商用磁控管直接用于相控阵的辐射 单元, 价格每只不超过15美元。因此磁控管在WPT系统中被 较多的采用。
•2020/7/11
微波无线输能
原理 设计 效率 总结
•2020/7/11
总结
发展前景:
➢ 各大公共场所安装无线充电设备 ➢ 给难以架设输电线路的地方输送电能 ➢ 空间太阳能发电站
•2020/7/11
总结
面临的问题:
➢ 各种天线传输的距离都太近 ➢ 微波能量与电能的相互转换效率太低 ➢ 微波源的功率还不够
•2020/7/11
微波无线输能
原理 设计 效率 总结
•2020/7/11
设计
•2020/7/11
微波无线输能
原理 设计 效率 总结
•2020/7/11
效率
传输效率是衡量微波无线输能系统性能的主要指标,是系统设计 的主要依据,因此微波无线输能系统的设计需要根据各组件性能进行 效率的研究,并结合组件的实际情况给出合适的指标分配,这也是对 系统效率进行分析、改进和提高的重要途径。
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