电波无线能量传输技术研究与进展

本书是关于电波无线能量传输技术的近期新力作，全面介绍了电波无线能量传输的各方面内容。全书共11章，第2~5章论述了电波无线能量传输系统涉及的关键技术，第6~9章论述了电波无线能量传输技术的典型应用，第10~11章论述了电波无线能量传输技术的共存性问题。全书概念清晰，组织有序，层次分明，主要章节都采用理论结合实践的方式展开论述，提供了很多研究开发的实例。读者既可以找到直接的设计参考，也能获得全方位的帮助。

董士伟，2003年获西北工业大学博士学位，2004.1-2005.5在西安空间无线电技术研究所微波技术室工作；2005.5至今在西安空间无线电技术研究所空间微波技术重点实验室工作；其中2014.12-2015.12在英国卡迪夫大学进行学术访问并从事科研工作。近年来，主持民用航天预先研究项目、国家自然科学基金面上项目、863项目、载人航天预研项目等十余项。是IEEE（国际电气电子工程师协会）高级会员、中国电子学会高级会员、中国宇航学会会员。已出版著作2部，发表学术论文50余篇。

目    录 1  绪论 （1） 1.1  引言：无线能量传输简史 （1） 1.2  无线能量传输技术 （4） 1.3  参考文献 （5） 第I部分：相关技术 2  无线能量传输中的固态电路 （9） 2.1  引言 （9） 2.2  低功率无线能量收集 （10） 2.3  中功率无线能量传输 （19） 2.3.1  中功率微波发射电路 （20） 2.3.2  中功率微波整流电路 （20） 2.4  高功率定向波束传输 （23） 2.5  大功率近场感应无线能量传输 （28） 2.6  结论 （31） 2.7  参考文献 （31） 3  微波电子管发射机 （38） 3.1  引言 （38） 3.2  磁控管 （38） 3.2.1  工作原理 （39） 3.2.2  烘箱磁控管降噪方法 （40） 3.2.3  注入锁定磁控管 （41） 3.2.4  相位控制磁控管 （41） 3.2.5  幅相控制磁控管 （42） 3.2.6  功率可变相控磁控管 （43） 3.2.7  磁控管微波能量传输演示验证 （44） 3.3  速调管 （45） 3.3.1  工作原理 （45） 3.3.2  速调管无线能量传输演示验证 （46） 3.4  增幅管 （46） 3.5  总结 （47） 3.6  参考文献 （48） 4  天线技术 （52） 4.1  引言 （52） 4.2  远场波束效率 （53） 4.3  近场辐射波束效率 （54） 4.4  感应近场波束效率 （55） 4.5  接收天线波束收集效率 （57） 4.6  相控阵天线波束形成 （60） 4.7  波达方向 （63） 4.8  参考文献 （66） 5  整流天线效率 （68） 5.1  引言 （68） 5.1.1  何为整流天线 （68） 5.1.2  能量收集中的整流天线 （70） 5.1.3  历史回顾 （71） 5.1.4  效率链 （72） 5.1.5  整流天线效率优化 （72） 5.2  天线效率 （73） 5.2.1  高效天线 （73） 5.2.2  天线阵列 （74） 5.2.3  高阻抗天线（更利于匹配） （74） 5.2.4  宽带天线 （75） 5.2.5  不含匹配网络的整流天线集成设计 （75） 5.2.6  大立体角高增益整流天线 （75） 5.3  匹配网络 （77） 5.3.1  宽带整流器 （79） 5.3.2  工作输入范围宽的整流器 （79） 5.4  整流基本原理：RF-DC转换效率和直流损耗 （81） 5.4.1  转换效率 （81） 5.4.2  寄生效率 （83） 5.4.3  直流电源到负载的功率传输效率 （83） 5.4.4  非线性增强 （84） 5.4.5  结电阻增加 （86） 5.4.6  低温工作 （86） 5.4.7  增强输入功率 （87） 5.4.8  同步开关整流器（自同步整流器） （88） 5.4.9  谐波管理 （89） 5.4.10  晶体管低传导损耗 （90） 5.4.11  具有弱非线性结电容的二极管 （91） 5.5  升压效率 （91） 5.5.1  商业化电路 （91） 5.5.2  引人瞩目的实验结果 （92） 5.6  结论 （93） 5.7  参考文献 （93） 第II部分：应用 6  远场能量收集和后向散射通信 （103） 6.1  引言 （103） 6.2  种植型射频收集 （104） 6.2.1  WISP （104） 6.2.2  WISPCam （106） 6.2.3  应用 （107） 6.3  环境射频能量收集 （112） 6.3.1  电力供应途径构建 （113） 6.3.2  多频段能量采集 （116） 6.3.3  环境后向散射 （119） 6.4  结论 （120） 致谢 （120） 6.5  参考文献 （120） 7  使用无线充电的分布式传感 （124） 7.1  引言 （124） 7.2  物联网（IoT） （125） 7.2.1  WPT支持的物联网（目前的实例） （125） 7.2.2  物联网未来发展轨迹 （126） 7.2.3  未来物联网发展的传感器及实例 （127） 7.2.4  阻抗传感器 （128） 7.2.5  零功率无线裂缝传感器 （130） 7.2.6  多比特无芯片传感器标签 （132） 7.2.7  WPT推动分布式传感的实现 （133） 7.2.8  射频供电的用于识别和定位的环保型应答器 （134） 7.2.9  用于无线义肢控制的射频供电植入式传感器 （135） 7.2.10  用于环境监测的射频功率温度传感器 （138） 7.3  空间互联网 （138） 7.3.1  生态系统 （138） 7.3.2  空间互联网未来发展轨迹 （139） 7.3.3  卫星集群愿景 （140） 7.4  结论 （141） 7.5  参考文献 （141） 8  IoT （146） 8.1  引言 （146） 8.2  后向散射通信 （147） 8.2.1  高速率后向散射QAM调制 （149） 8.2.2  具有WPT功能的后向散射QAM （153） 8.2.3  用于移动无源反向散射传感器的高效无线能量传输系统 （156） 8.3  参考文献 （160） 9  波束式无线能量传输和太阳能发电卫星 （162） 9.1  引言 （162） 9.2  面向固定目标的远距离波束式无线能量传输 （163） 9.3  面向固定目标的中短距离波束式无线能量传输 （165） 9.4  面向移动目标的波束式无线能量传输 （168） 9.5  太阳能发电卫星（SPS） （171） 9.6  参考文献 （175） 第III部分：无线能量传输的共存 10  人体电磁安全及国际健康评估 （181） 10.1  引言 （181） 10.2  电磁场与健康的历史背景 （181） 10.3  电磁场对健康影响评估的相关研究 （182） 10.3.1  概述 （182） 10.3.2  流行病学研究 （183） 10.3.3  动物实验 （185） 10.3.4  细胞实验 （186） 10.4  WHO和IARC评估及相关趋势 （187） 10.5  电磁过敏 （190） 10.6  电磁场生物效应和风险沟通 （190） 10.7  结论 （190） 10.8  参考文献 （191） 11  2.4GHz频段WPT和WLAN的共存 （194） 11.1  引言 （194） 11.2  连续WPT和WLAN数据传输的邻近信道工作模式 （195） 11.2.1  连续无线能量传输试验装置 （195） 11.2.2  测试结果 （196） 11.3  断续WPT和WLAN数据传输的共信道工作模式 （197） 11.3.1  断续无线能量传输试验装置 （197） 11.3.2  共信道工作模式下的丢帧率估计 （198） 11.3.3  测试结果 （199） 11.4  基于暴露评估的速率自适应 （203） 11.4.1  速率自适应方案 （203） 11.4.2  基于整流天线输出暴露评估的速率自适应方案 （203） 11.5  结语 （204） 11.6  致谢 （205） 11.7  参考文献 （205）