[发明专利]一种适用于移动目标的微波输能系统及仿真方法

权利要求书

1.一种适用于移动目标的微波输能系统，其特征在于，包括：发射模块、接收模块和控制模块；

所述发射模块包括激励源、功率放大器和发射天线，激励源产生微波信号并发送至功率放大器，功率放大器将所述微波信号放大并通过天线发送至接收模块；

所述发射模块的组阵方式为多频多区域设置，区域内发射天线同源相干，区域间不同频不相干，通过自聚焦控制算法在接收阵面上形成多个不同频率的聚焦点，实现平坦波束；

所述接收模块包括整流天线、负载和参数检测模块，整流天线为均匀分布的阵面，适配和接收发射系统的平坦波束，并将所述微波信号转换至直流信号，将所述直流信号传输至负载；

所述参数检测模块与整流天线连接，用于检测整流天线的工作状态和负载功率的参数并发送至控制模块，控制模块根据接收到的参数进行发射模块的开关和功率调整；

所述发射模块和接收模块进行无线连接，控制模块分别和发射模块和接收模块进行信号连接；

所述发射天线为由1根中心发射天线和6根边缘发射天线组成的六边形天线阵。

2.根据权利要求1所述的适用于移动目标的微波输能系统，其特征在于，所述整流天线为由若干个天线组成的天线阵。

3.根据权利要求1所述的适用于移动目标的微波输能系统，其特征在于，所述参数检测模块包括通信模块、处理器和微波传感器。

4.根据权利要求1所述的适用于移动目标的微波输能系统，其特征在于，所述控制模块包括通信模块和处理器。

5.一种基于权利要求1～4任一项所述的适用于移动目标的微波输能系统的仿真方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1.采用Matlab软件进行计算，获取发射模块A和接收模块B的天线阵信息，计算和绘制三维归一化功率密度图，通过寻找变量调整规则，得到最优化的功率密度分布，要求能量聚合有效面上功率密度波动小于3dB，波束滚降系数趋近于1，得到功率值P点；

S2.获取工作频率f、收发天线间距L、发射天线口径D和中心发射天线与6根边缘发射天线的间距d，将7个发射天线和7个接收天线标示在三维坐标上，得到A1、A2、A3、A4、A5、A6、A7、B1、B2、B3、B4、B5、B6和B7，其中，中心发射点A7作为原点，

S3.通过步骤S2的三维坐标，得到和的矢量坐标，首先得到以下矢量余弦函数：

还得到：

S4.将所述步骤S2的代入公式2，得到：

其中，φ_A1为发射天线A1相对于接收模块B的口径法线的角度；

S5.将φ_A1代入归一化场强函数：

其中，E(φ)为发射天线在P点处的归一化场强大小，得到发射天线A1在P点处的归一化场强大小E_A1P(φ_A1)；D为发射天线口径直径，其单位为m；λ为波长，其单位为m；φ为发射天线相对于接收模块B的口径法线的角度；J₁为一阶贝塞尔函数；

S6.根据所述步骤S2-S5进行A2、A3、A4、A5、A6、A7、B1、B2、B3、B4、B5、B6和B7在P点处的归一化场强大小计算并代入以下公式：

其中，为P点处的功率密度值，E_iMAX(φ_i)为第i个发射天线在接收面上场强最大点的值；

S7.采用Matlab对所述步骤S6的值进行仿真求解，利用绘图工具进行三维图形描绘，得到平坦波束的功率密度分布波形图。