无线射频能量收集装置设计.doc

无线射频能量收集装置设计

1.24万字 40页 原创作品，独家提交，已通过查重系统

目 录
第一章 绪论 1
1.1 选题背景 1
1.2国内外发展 1
1.3论文主要研究工作 3
第二章 微带天线结构与工作原理 5
2.1射频能量 5
2.2微带天线 6
2.3微带天线的结构 7
2.4微带天线的辐射原理与工作原理 7
2.5馈电方式 9
2.6微带天线的主要分析方法 11
第三章 系统仿真设计环境 13
3.1 仿真软件HFSS 13
3.2 HFSS设计流程 14
3.3模型建立 15
第四章 天线的性能 27
4.1查看 扫频分析结果 27
第五章 实物的制作与测试 30
5.1 热转印纸的打印与处理 30
5.2热转印纸图形转印与腐蚀 30
第六章 总结与展望 33
致 谢 34
参考文献 35


摘要：
随着硅微电子技术的发展，电子系统的功耗进入到微瓦级范围，这使得系统从周围环境中收集能量以供自身持续工作成为可能，称为自供电系统。本文即针对农业物联网快速发展中的传感器节点可靠有效供电问题，定位于环境中普遍而丰富的射频电磁波能量，通过仿真研究和模型建立，设计一个中心频率1.9GHz的矩形微带天线进行射频能量收集。该天线可以收集空间中无限射频能量并转换为电能，为农业物联网中低功耗无线传感节点提供电能，从而解决无线传感器网络电源难以更换的问题。主要内容如下：
首先对微带天线的特点、结构及工作原理进行详细的介绍。微带天线的工作原理是在一块厚度远小于工作波长的介质基片的一面敷以金属辐射片，一面全部敷以金属薄层作接地板而成。辐射片可以根据不同的要求设计成各种形状。
论文重点分析了在HFSS仿真环境中的天线仿真及模型设计，并进行优化。基于美国Ansoft公司开发的全波三维电磁仿真软件HFSS，在标准的Windows图形用户界面和自动化的设计流程下，采用自适应网络剖分技术，对微波天线进行仿真设计，使其工作在1.9GHz中心频率下。基于所设计的天线结构模型，根据设计要求进行优化使天线回波损耗在-15db以下。
最后根据仿真设计的模型和尺寸参数，进行了矩形微带天线的实物制作，并通过网络分析仪进行了实物测试，给出了测试波形。对天线功能实现的实验结果显示，该天线可以正常稳定地工作，实现收集中心频率为1.9GHz的无线射频能量。


关键词：射频能量、HFSS、微带天线、回波损耗、增益