[实用新型]一种微波到直流的转换系统

说明书

本实用新型涉及一种微波到直流的转换系统，属于微波功率传输领域。该系统中，微波柱功率搜集器包含抛物面式反射面、双曲面式反射面和馈源喇叭，整体是一个卡塞格伦天线；微波功率传输系统发端发射的微波功率柱被微波柱功率搜集器拦截，送到微波辐射喇叭和谐振腔，对谐振腔中的微波加热介质加热；利用斯特林发动机自身效率高、重量轻和无需空气的特点，在外部增加吸热片，提高外部热效率；将斯特林发动机整体嵌入微波加热介质中，谐振腔的外层用保温层保温；斯特林发动机驱动发电机产生直流(或工频)电力，完成微波到直流的转换，即微波整流。本实用新型能够实现高效率的微波到直流的转换。

技术领域

本实用新型属于微波功率传输领域，涉及一种微波到直流的转换系统。

背景技术

人类为获取能源造成了严重的环境污染。人类用电主要靠水电、火电和核电，但它们对环境影响很大。而风电、地面光伏电、潮汐电和温室热气流电等只能提供小量电力。因此，只能从空天方面入手。1m²的光伏电池在阳光城中午直射，能发0.3Kw的电力；在平流层和更高的空、天由于没有大气层的衰减，能发3～6Kw的电力。在空、天产生的电力用微波柱高效送回地面。规划的空间太阳能电站送回的电力为500万Kw，相当于几个核电站。而且是长期持续，清洁环保，海量能源。一般太阳能照射在地球上每平方米的功率大概在1000瓦。太阳能电池板砷化镓的电池现在效率最高，转化效率大于37％。一平方米的功率也就是370瓦，一小时也就是0.37度。而商用太阳能电池效率仅13-22％。因此，空天太阳能电站是解决能源危机的根本出路。

空天太阳能电站包括：光伏发电、微波产生、微波传输和微波整流等环节。其中“微波产生、微波传输、微波整流”统称微波功率传输MPT(Microwave Power Transmission)。就目前人们掌握的技术而言，大功率(若干Kw)微波整流是MPT的瓶颈问题。微波整流就是把微波功率转换(整流)为直流(或工频交流)功率。

现阶段，国内外学者花了大量人力物力，历时几十年研究，得出来的方法有：

基于肖特基二极管或场效应管的整流天线和整流天线阵。由于半导体器件限制整流天线只用于小功率(瓦级)实验项目中。实用新型人也随先者作了实验研究，得到1瓦直流功率。算得上是同领域中的较高水平。但离MPT要求还差4至6个数量级。参见“微波整流天线研究进展”《空间电子技术》。

回旋波微波整流器CMR(Cyclotron Microwave Rectifier)具有功率大(千瓦级)，效率高，无谐波辐射等优点，是很有前途的大功率微波整流方案。但由于CMR是电真空器件，具有体积大、重量重和价格贵等缺点，以致于目前市场上无货供应。

微波加热的热电偶产生直流电。市场上有的器件效率低和功率小。如Hi-Z公司的热电组件HZ-20，其效率为4.5％，功率为19瓦。

目前，还没有一个成本低廉、操作便捷、效率高的系统和方法来实现微波到直流的转换。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种微波到直流的转换系统，是用微波加热斯大林发动机，驱动发电机得到直流电的微波整流方案，这是一种简单廉价高效的微波整流方案，特别是整流输出可以方便选择是直流电或工频交流电。

一种微波到直流的转换系统，该系统包括微波柱功率搜集器、谐振腔、微波辐射喇叭、微波加热介质、保温层、斯特林发动机、直流或工频发电机和连接法兰；

所述微波柱功率搜集器包括抛物面式反射面、双曲面式反射面和馈源喇叭；双曲面式反射面与抛物面式反射面的反射面相对，馈源喇叭的收集口设置在双曲面式反射面的焦点处；馈源喇叭穿过抛物面式反射面，通过连接法兰与微波辐射喇叭连接；微波辐射喇叭与谐振腔连通；

所述谐振腔内设有微波加热介质；

所述谐振腔的外层设置有保温层；