Vol.25 No.6 张雪松等：使用微带天线进行近距离能量传递 ·589· 下，会引起一定程度的失配，但这里暂不考虑这 Yw是在y=0和y=L处辐射壁导纳，即 种影响功率衰减系数L-,P,为翰入 1 X=GRC.=6号&.=0168告 h。, 端口上的入射功率，P为输出端口上的出射功率 C.-C. (即负载吸收功率).用对数表示该功率比为功率 &-e+LG-1+10h]片 衰减（简称衰减），4=10lg=10lg(dB) 2 1+w 2 ÷-04126湖25 +0.262 实验结果如图5所示在近距离的情况下，天 线传输功率的衰减不大，但随着距离的增加衰减 +0.813 h 0 (a) 由以上公式计算出在1~10GHz之间的效率 5 如图6.由图可见，对于天线本身的效率，是随着 频率的上升而快速上升的，当f=10GHz时，效 -10 率就达90%，所以适当提高频率对于提高天线的 2 -15 效率是有帮助的. -201 0.9 0 0.2 0.40.6 0.8 1.0 /mm 0.8- 0.8 (b) 0.7 0.6 0.4 0.6 0.2 0.5 0 0.4 0 0.2 0.40.60.8 1.0 0 2 4681012 1/mm f/GHz 图5(a)衰减A,(b)功率衰减系数L与距离的关系 图6频率f与效率n的关系 Fig.5 Relationship between the attenuation A(a),the Fig.6 Relation of frequency to efficiency power attenuation coefficient L (b)and the distance2 3 很快增大，距离超过0.3入后功率衰减系数就低于 结论 0.5,即能量的损失较大.所以要使衰减在允许的 (1)由于天线对在能量传输过程中，衰减随着 范围内，要根据情况适当地减小天线对的距离. 距离的增加而增大，所以在应用中要适当的减小 根据天线的互易性，天线的发射性能与接收 距离， 性能是互易的.当两个天线相距较远时，在暂不 (2)天线的效率是随着频率的增加而增大，所 考虑微波在空气中传播时损耗的情况下天线的 以较高的频率对于提高天线本身的效率是有益 接收效率就是其发射效率.这个参数对本传能系 的，但过高的频率会增加成本，使得实现的难度 统来说也是很重要的.因为这个参数的高低对整 增大.所以综合考虑，可选择介于2~3GHz的频 个系统的效率来说是很关键的一环，它可以通过 率，不宜低于2GHz. 优化设计使其达到最佳，而微波在传播过程中的 (3)在近距离、小功率的情况下使用微带天线 损耗是很难人为干预的，所以针对天线的效率进 来传递能量的方法是可行的.虽然效率不是很 行讨论如下. 高，但由于本系统需要的能量也不是很高，且微 G G+G+G*100% (6) 带天线在安装上的共形性是其他天线不具备的， 其中，G.=R0ros2R=√岩，为导 πW 所以微带天线的这种应用将拓宽其使用领域，同 时对于向在旋转轴上的监测系统供电，将提供一 体的体电导率；G,=2 wC.tano:G,.=, 个新的实现方法. e=%,amk瓷2a0、勺 张 雪松 等 使用 微 带 天 线进行近 距 离能量 传 递 · · 下 ， 会 引起 一 定程 度 的失配 ， 但 这 里 暂 不 考 虑 这 种 影 响 · 功 率衰 减 系 数‘ 一 刽 。 一 。 一 命 ， 。 为输 入 端 口 上 的入射 功 率 ， 八 为输 出端 口 上 的 出射 功 率 即 负载吸 收 功 率 用 对 数表 示 该 功 率 比 为 功率 衰 减 简称 衰减 ， ， “ 一 ‘ 一 ‘ 愉 · 实验 结果 如 图 所 示 在 近距 离 的情况 下 ， 天 线传 输 功 率 的衰减 不 大 ， 但 随着 距 离 的增 加 衰减 是 在 二 和 二 处 辐 射 壁 导纳 ， 即 一 ， 一 六荟 一 · ‘ 等令 ， 】 一 告 二 。 一呼 ， 。 一 。 一 粤 宁 宁 ，漂 一 气 。 。 、 ， 半 ‘ 一 、 止 凡 一 琴” · 男 “ 兴” ‘ 八 续冬冬一 一 令 ” · “ ，’ 一一一 由 以上 公 式 计 算 出在 一 之 间 的效 率 如 图 由 图可 见 ， 对 于 天 线 本 身 的效 率 ， 是 随着 频 率 的上 升 而 快 速 上 升 的 ， 当了一 时 ， 效 率就 达 ， 所 以适 当提 高频 率对 于提 高天 线 的 效 率 是有 帮助 的 ﹄兽、 一 旦妙。一 又 ︻ 一 又 二 图 衰减 ， 功 率衰减 系数 与距 离又的关 系 血 ， 又 ‘ 一‘ ‘ 二 一一 二一 一七一一 图 频 率了与效 率粉的 关 系 · 很 快 增 大 距 离超 过 几后 功 率衰 减 系数 就 低 于 ， 即能量 的损 失较 大 所 以要 使 衰 减 在 允 许 的 范 围 内 ， 要 根 据 情 况 适 当地 减 小天 线 对 的距 离 根 据 天 线 的互 易性 ， 天 线 的发射 性 能 与接收 性 能是 互 易 的 当两 个 天 线相 距 较 远 时 ， 在 暂 不 考 虑 微 波 在 空 气 中传 播 时 损 耗 的情 况 下 天 线 的 接收效率就 是其 发射 效率 这 个参 数对 本 传 能系 统来 说 也是 很 重要 的 因 为这 个 参 数 的高低 对 整 个 系统 的效 率来 说是 很 关键 的一环 ， 它 可 以通 过 优 化 设计 使 其达 到 最佳 ， 而 微波在 传 播 过程 中 的 损 耗 是很难 人 为干 预 的 ， 所 以针 对 天 线 的效 率进 行 讨 论 如 下 汁 〔 民 漂峋’ 其 中 ， 。 一 厄深粉一呼 ， 体 的体 电导率 一 如 、 。 为 导 结 论 由于 天线 对 在 能量传 输过 程 中 ， 衰减 随着 距 离 的增 加而 增 大 ， 所 以在应用 中要 适 当的减 小 距 离 天 线 的效 率 是 随着 频 率 的增加 而增 大 ， 所 以较 高 的频 率 对 于 提 高 天 线 本 身 的效 率 是 有 益 的 ， 但 过 高 的频 率 会 增 加 成 本 ， 使 得 实现 的难 度 增 大 所 以综 合 考 虑 ， 可选 择 介 于 一 的频 率 ， 不 宜 低 于 在 近 距 离 、 小功 率 的情 况 下 使用 微带 天 线 来 传 递 能量 的方 法 是 可 行 的 虽 然 效 率 不 是 很 高 ， 但 由于 本 系 统 需要 的 能量 也 不 是 很 高 ， 且 微 带 天线 在 安装 上 的共 形 性 是 其他 天线不 具备 的 所 以微 带天 线 的这 种 应 用 将 拓 宽其 使用 领域 ， 同 时对 于 向在 旋 转 轴上 的监 测 系 统 供 电 ， 将 提供 一 个 新 的实现 方法 一 黯 ， 呱 棍 ， 端 ，一 喝 ， ’ 兀 、 ， 以。 一 一不一一 石万 九 畔