Физические процессы в приемно-преобразующих системах ректенного типа

• Автор: Бояхчан, Гагик Патваканович
• Шифр специальности: 01.04.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 152 c. : ил

ОГ ЛАВЛЕНИЕ '

ГЛАВА I. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ И ПРОБЛЕМЫ ПЕРЕДАЧИ ЭНЕРГИИ СВЧ ЛУЧОМ. ОБРАТНОЕ ПРЕОБРАЗОВАНИЕ СВЧ ЭНЕРГИИ В ЭНЕРГИЮ ПОСТОЯННОГО ТОКА

§ 1.1. К вопросу о выборе частоты электромагнитного

луча в СПЭЛ

§ 1.2. Эффективность системы передачи энергии СВЧ

лучом в свободном пространстве

§ 1.3. Вопросы приема и обратного преобразования

СВЧ энергии в энергию ПТ

§ 1.4. Альтернативные варианты приемно-преобразующих

систем
§ 1.5. Применение системы передачи энергии в
свободном пространстве СВЧ лучом
Глава II. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ АНТЕННЫХ СИСТЕМ,
СОСТОЯЩИХ ИЗ НЕЗАВИСИМО НАГРУЖЕННЫХ ВИБРАТОРОВ
§ 2.1. Постановка задачи
§ 2.2. Анализ приемной антенной системы, состоящей из
двух независимо нагруженных вибраторов
§ 2.3. Особенности приемных антенных систем, состоящих из независимо нагруженных вибраторов
§ 2.4. КДД перехвата энергии СВЧ луча вибраторной
антенны ректенного типа и выбор оптимальной плотности вибраторов в решетке такой антенны
§ 2.5. Исследование влияния флуктуаций фазы в падающем луче на характеристики антенной решетки ректенного типа
§ 2.6. Влияние флуктуаций параметров конструкции
антенной решетки на характеристики ректенных систем
§ 2.7. Выводы к главе П. Обсуждение

Глава III. АНАЛИЗ ФИЗИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В ВЫПРЯМИТЕЛЬНОМ
ЭЛЕМЕНТЕ РЕКТЕННОИ СИСТЕМЫ
§ 3.1. Постановка задави
§ 3.2. Эквивалентная электрическая схема и нелинейные
уравнения, описывающие процесс обратного преобразования энергии в элементе ректенной системы
§ 3.3. Численное исследование распределения потерь в
диоде с барьером Шоттки и КПД преобразования СВЧ энергии в энергию постоянного тока
§ 3.4. Приближенное аналитическое исследование выпрямительной части элемента ректенной системы
§ 3.5. Оптимизация параметров диодов с барьером Шоттки для повышения КПД преобразования энергии
§ 3.6. Коммутация элементов ректенной системы по
постоянному току
§ 3.7. Выводы к главе Ш и обсуждение результатов
ГЛАВА 17. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕМЕНТА РЕКТЕННОЙ
СИСТЕМЫ
§ 4.1. Постановка задачи
§ 4.2. Экспериментальное исследование выпрямительного
элемента ректенной системы
§ 4.3. Анализ полученных экспериментальных результатов
и их сравнение с теоретическими результатами
§ 4.4. Выводы и обсуждение результатов экспериментальных исследований
ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА

Бурное освоение космического пространства и развитие СВЧ техники СС-4] за последние два десятилетия позволили осуществить реальную разработку систем передачи энергии СВЧ лучом на дальние расстояния [3—15}. Такие системы способны не только конкурировать с уже существующей традиционной техникой передачи энергии на большие расстояния, но и выполнять некоторые новые функции, вытекающие из особых свойств этих систем. Основные свойства системы передачи энергии электромагнитным (СВЧ) лучом (СПЭЛ) следующие [3.4]:
1. Между источником энергии и точкой ее потребления не требуется применять никакой массы ни в виде проводов, ни в виде транспортных средств.
2. Энергию можно передавать со скоростью света.
3. Направление передачи энергии можно быстро изменять путем переориентации передающей антенны.
4. Отсутствуют потери при передаче энергии через вакуум космического пространства. Кроме того, в сравнительно широкой полосе частот малы потери энергии СВЧ луча в земной атмосфере.
5. Масса преобразователей обычной электроэнергии в энергию постоянного тока (и наоборот) в точках передачи и приема может быть малой.
Система передачи энергии электромагнитным лучом позволяет передавать энергию там, где затруднительно или невозможно применять традиционные способы передачи энергии (например, над водными массивами, глубокими каньонами, в космосе и т.п.). Наиболее перспективное применение СПЭЛ связано с эффективной утилизацией солнечной энергии в промышленных масштабах {з—15}. Решетка из фотоэлементов на геосинхронной орбите и СПЭЛ позволят получить

рис.2.2, 2.3. Из рис.2.2 следует, что уменьшение принимаемой мощности из-за неоптимальности нагрузок практически незначительно относительно уменьшения принимаемой мощности, обусловленной диаграммой направленности одиночного вибратора (рис.2.4). С другой стороны, значение оптимальной нагрузки меняется в достаточно широких пределах с изменением направления падения принимаемого излучения (рис.2.3). Таким образом, для такой системы практически отсутствует проблема согласования нагрузок при изменении направления падающей волны.
Одним из традиционных методов исследования линейных приемных антенн является исследование передающей антенны, характеристики которой совпадают с соответствующими эквивалентными характеристиками приемной антенны [б8-7(|. Оказывается, что эквивалентной в указанном смысле передающей антенной служит система из двух вибраторов, которые возбуждаются взаимно некогерентными источниками. Докажем это утверждение.
Цусть вибраторы возбуждаются двумя независимыми источниками ЭДС со случайными, равномерно распределенными в интервале ( 0,251 ) фазами, равными по модулю амплитудами Ги1 и внутренними сопротивлениями г . Цусть также в ходе реализации этого случайного процесса изменение фазы генератора за период высокочастотных колебаний незначительно, т.е. время когерентности фазы много больше периода СВЧ колебаний - Т I
Тког ^ Т . (2.8)
Сделанное предположение дает возможность пользоваться методом наведенных ЭДС и записать систему уравнений, связывающих токи и напряжения, в виде: