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2.45 GHz微波无线能量传输用Ge基双通道整流单端肖特基势垒场效应晶体管

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物理学报 2022年第20期71卷 316-325页

作者：毕思涵宋建军张栋张士琦西安电子科技大学微电子学院宽禁带半导体重点实验室西安710071 中国航天科技集团有限公司抗辐射集成电路技术实验室西安710071

整流器件是微波无线能量传输系统的核心部分,新型整流器件的研发是当前领域研究的重要方向.肖特基二极管和场效应晶体管是目前主流整流器件,但二者整流范围有限,无法实现兼顾弱能量和中等能量密度的宽范围整流.有鉴于此,本文提出并设计... 详细信息

整流器件是微波无线能量传输系统的核心部分,新型整流器件的研发是当前领域研究的重要方向.肖特基二极管和场效应晶体管是目前主流整流器件,但二者整流范围有限,无法实现兼顾弱能量和中等能量密度的宽范围整流.有鉴于此,本文提出并设计了2.45 GHz微波无线能量传输用Ge基p型单端肖特基势垒场效应晶体管(源端为肖特基接触,漏端为标准p+掺杂).在此基础上,充分利用器件的肖特基结构,采用新型二极管连接方式,以实现不同偏压下开启的沟道和源衬肖特基结构的双通道宽范围整流.采用Silvaco TCAD软件进行仿真,对于负载为0.3 pF和70 kΩ的半波整流电路,实现了-20—24 dBm宽范围整流,相比同条件下Ge场效应晶体管范围拓宽8 dBm,且在范围内整体整流效率较高,在16 dBm整流效率峰值可达57.27%.在-10 dBm弱能量密度的整流效率达到6.17%,是同等条件下Ge场效应晶体管的7倍多.

关键词：无线能量传输肖特基势垒场效应晶体管肖特基接触整流效率

用于提高微波无线能量传输系统接收端能量转换效率的肖特基二极管

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物理学报 2020年第10期69卷 235-243页

作者：李妤晨陈航宇宋建军西安科技大学电气与控制工程学院西安710054 西安电子科技大学微电子学院西安710071

转换效率是微波无线能量传输系统的关键参数,为提高该参数指标,本文提出了一种GeOI折叠空间电荷区肖特基二极管,该器件结构可以显著降低肖特基二极管的零偏置电容,利于能量转换效率的提高.通过在ADS仿真软件中使用该器件SPICE模型进行... 详细信息

转换效率是微波无线能量传输系统的关键参数,为提高该参数指标,本文提出了一种GeOI折叠空间电荷区肖特基二极管,该器件结构可以显著降低肖特基二极管的零偏置电容,利于能量转换效率的提高.通过在ADS仿真软件中使用该器件SPICE模型进行整流电路仿真,在输入能量为24.5 dBm时,获得了75.4%的转换效率.

关键词：无线能量传输绝缘层上锗肖特基二极管转化效率

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人工磁导体对无线能量传输空间场的调控

物理学报 2019年第21期68卷 82-87页

作者：石泰峡董丽娟陈永强刘艳红刘丽想石云龙山西大同大学固体物理研究所大同037009 微结构电磁功能材料省市共建山西省重点实验室大同037009 苏州科技大学数理学院苏州215009

为了提高无线能量传输系统的传输效率,将正六边形人工磁导体结构引入非共振双线圈无线能量传输系统中,展开对空间场调控的研究.研究结果发现,在人工磁导体介入非共振双线圈无线能量传输系统后,在发射线圈和接收线圈之间的电磁场发生了变... 详细信息

为了提高无线能量传输系统的传输效率,将正六边形人工磁导体结构引入非共振双线圈无线能量传输系统中,展开对空间场调控的研究.研究结果发现,在人工磁导体介入非共振双线圈无线能量传输系统后,在发射线圈和接收线圈之间的电磁场发生了变化,这是由于近磁场激发了人工磁导体的多个谐振模式,同时人工磁导体屏蔽了磁场也对空间场的变化有所贡献.空间场的变化实现了传输效率的提升,在工作频率为27MHz、传输距离为3cm时,实验验证传输效率提高了22%.另外,该系统中人工磁导体多个谐振模式的激发,可以为无线能量传输系统提供多模式和可便捷调频的工作频率.在实际应用中,人工磁导体成本较低,且易于实现.

关键词：人工微结构材料人工磁导体无线能量传输

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磁短路式磁场整形在无线能量传输中的研究

清华大学学报（自然科学版） 2013年第8期53卷 1114-1118,1127页

作者：王锦宜张晓冬许逵炜徐诗辉北京交通大学电气工程学院北京100044 中国北方车辆研究所北京100072 美国国际整流器公司西安710077

针对磁短路整形对载流线圈空间磁场分布特性的影响以及对磁耦合无线能量系统传输距离、功率、效率的改变问题,采用解析法和磁场仿真分析法研究磁场短路整形所引起的线圈间耦合磁场的变化,并通过试验验证了采用磁短路整形模式可以在磁耦... 详细信息

针对磁短路整形对载流线圈空间磁场分布特性的影响以及对磁耦合无线能量系统传输距离、功率、效率的改变问题,采用解析法和磁场仿真分析法研究磁场短路整形所引起的线圈间耦合磁场的变化,并通过试验验证了采用磁短路整形模式可以在磁耦合式无线能量传输过程中提高系统的传输距离和功率,但同时降低了效率。研究证实了磁短路整形方式可以改进无线能量传输的性能。

关键词：无线能量传输磁场整形磁短路

基于目标参数最优的磁耦合谐振式无线能量传输系统频率特性分析及仿真验证

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上海交通大学学报 2020年第4期54卷 430-440页

作者：范兴明贾二炬高琳琳张伟杰焦自权张鑫桂林电子科技大学机电工程学院广西桂林541004 广州金升阳科技有限公司广州510700

磁耦合谐振式无线能量传输技术能实现中等距离的高效能量输出,表现出极大的应用潜力.在该技术中,频率的变化会对系统传输性能产生重要的影响.因此频率特性分析对提高系统性能具有重要的意义.在考虑线圈内阻的条件下,利用阻抗反射理论分... 详细信息

磁耦合谐振式无线能量传输技术能实现中等距离的高效能量输出,表现出极大的应用潜力.在该技术中,频率的变化会对系统传输性能产生重要的影响.因此频率特性分析对提高系统性能具有重要的意义.在考虑线圈内阻的条件下,利用阻抗反射理论分析了4种拓扑结构下距离和负载的变化对系统发射端谐振补偿策略的影响,发现串串型拓扑结构的频率稳定性最好.基于互感理论分析了在理想和非理想状态下距离和负载的变化对系统最佳工作频率的影响.在MATLAB环境下建模分析验证了上述理论的正确性.利用插值法和多项式拟合对理想状态下传输效率的最佳工作频率进行仿真分析.结果表明,样条插值和8次多项式拟合效果最好,可为后期提高频率控制的精确性提供一定的参考.

关键词：磁耦合谐振无线能量传输互感理论最佳工作频率插值法多项式拟合

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斯特林式空间无线能量传输系统设计与仿真

太阳能学报 2017年第1期38卷 140-147页

作者：钟铭亮李运泽刘佳田少平张红生北京航空航天大学航空科学与工程学院北京100191 中国东方红卫星股份有限公司航天东方红卫星有限公司北京100094

为满足微小卫星编队飞行与无线能量传输技术协调发展的需求,提出并设计一种以会聚太阳光作传输媒介的空间无线能量传输系统。系统以菲涅尔透镜作为太阳光聚集装置,利用光纤束对会聚太阳光转向,后端使用斯特林发动机作热电转换装置。通... 详细信息

为满足微小卫星编队飞行与无线能量传输技术协调发展的需求,提出并设计一种以会聚太阳光作传输媒介的空间无线能量传输系统。系统以菲涅尔透镜作为太阳光聚集装置,利用光纤束对会聚太阳光转向,后端使用斯特林发动机作热电转换装置。通过对能量供给平台各部分光学效率的设计计算以及对斯特林发动机的等温分析法分析,得出系统各环节的效率分配,在100 m距离上输出电功率234 W,系统从能量收集端入口到接收端出口的总效率达20%。

关键词：无线能量传输太阳光菲涅尔透镜斯特林发动机设计仿真

基于无人机无线能量传输的边缘计算系统能耗优化方法研究

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电子与信息学报 2022年第3期44卷 899-905页

作者：卢为党詹悦者花俏枝高原曹江韩会梅黄国兴浙江工业大信息工程学院杭州310023 湖北文理学院计算机工程学院襄阳441053 中国人民解放军军事科学院北京100091

无线能量传输(WPT)和移动边缘计算(MEC)可以为无线设备提供能量供应和任务计算,有效提高设备的能量效率。该文提出一种基于无人机无线能量传输的边缘计算系统能耗优化方法,在所提方法中,通过联合优化能量收集(EH)时间、用户发射功率和... 详细信息

无线能量传输(WPT)和移动边缘计算(MEC)可以为无线设备提供能量供应和任务计算,有效提高设备的能量效率。该文提出一种基于无人机无线能量传输的边缘计算系统能耗优化方法,在所提方法中,通过联合优化能量收集(EH)时间、用户发射功率和卸载决策,最小化系统总能耗。利用块坐标下降法(BCD),将优化问题分解为两个子问题,通过交替优化来获得最优能量收集时间、用户发射功率和卸载决策。仿真结果表明,该文提出的系统能耗优化方法优于其他基准方案,并且系统所需能量可以显著减少。

关键词：无人机通信移动边缘计算无线能量传输能耗优化

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磁耦合共振无线能量传输系统建模与分析

仪器仪表学报 2012年第12期33卷 2735-2741页

作者：沈娜李长生张合南京理工大学瞬态物理国家重点实验室南京210094 南京理工大学智能弹药技术国防重点学科实验室南京210094

为探索磁耦合共振无线能量传输机理,研究传输参数与传输性能间的关系,基于互感耦合理论,建立了磁耦合共振无线能量传输系统的电路模型,推导出系统共振角频率解析表达式,揭示了共振角频率随收发端距离由近至远过程中,由一个分裂至两个又... 详细信息

为探索磁耦合共振无线能量传输机理,研究传输参数与传输性能间的关系,基于互感耦合理论,建立了磁耦合共振无线能量传输系统的电路模型,推导出系统共振角频率解析表达式,揭示了共振角频率随收发端距离由近至远过程中,由一个分裂至两个又恢复至一个的规律;指出因空心线圈的低耦合系数特性,工程中仅会观察到由两个合并为一个的过程。利用Or-CAD仿真软件和实验手段对系统传输特性进行仿真分析和实验研究,结果显示系统传输特性的变化规律与理论分析相吻合,所求得的共振角频率数学公式的计算精度高,与仿真结果误差在±1%以内,能够准确描述系统的能量传输特性。所建模型为高效率磁耦合共振无线能量传输系统的设计提供了理论支持。

关键词：磁耦合共振无线能量传输电路模型共振频率

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胃肠道机器人的无线能量传输系统的优化

光学精密工程 2021年第7期29卷 1598-1608页

作者：费倩王志武颜国正庄浩宇付文浩上海交通大学电子信息与电气工程学院上海200240 上海交通大学医疗机器人研究院上海200240

胃肠道机器人的无线能量传输(WPT)系统的性能易受到尺寸、安全性等诸多因素的影响。为使胃肠道机器人在这些限制下依然能够安全稳定地接收能量,本文建立了系统的数学模型,并用智能优化算法对其进行优化。采用平板螺旋线圈作为系统的发... 详细信息

胃肠道机器人的无线能量传输(WPT)系统的性能易受到尺寸、安全性等诸多因素的影响。为使胃肠道机器人在这些限制下依然能够安全稳定地接收能量,本文建立了系统的数学模型,并用智能优化算法对其进行优化。采用平板螺旋线圈作为系统的发射线圈,建立能量传输系统优化的数学模型。接着,根据安全性、功率要求等限制分析系统的约束条件,并以效能积作为优化函数。对粒子群优化算法进行改进,并引入布谷鸟搜索策略。最后,用改进的粒子群算法对系统进行优化,并对优化后的参数进行了实验验证。实验结果表明:系统传输效率为10.2%,接收功率为637 mW,达到预期结果。优化后的WPT系统基本满足了胃肠道机器人能量传输的要求。

关键词：胃肠道机器人无线能量传输传输效率粒子群算法