›› 2017, Vol. 37 ›› Issue (2): 11-18.doi: 10.16708/j.cnki.1000-758X.2017.0026

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空间太阳能电站微波能量传输验证方案设计

 董亚洲1,2, 董士伟2,*, 王颖1,2, 付文丽2, 李小军2, 高式昌1, 韦高1   

  1. 1西北工业大学电子信息学院,西安710129
    2中国空间技术研究院西安分院空间微波技术重点实验室,西安710100
  • 收稿日期:2016-11-03 修回日期:2017-02-04 出版日期:2017-06-25 发布日期:2017-05-18
  • 作者简介:董亚洲(1985-),男,博士研究生,yazhoudong@gmail.com,研究方向为空间微波功率技术 *通讯作者:董士伟(1974-),男,高级工程师,sw.dong@126.com,研究方向为空间微波功率技术
  • 基金资助:

    装备预研基金(9140A20090314HT05310)

MicrowavepowertransmissiondemonstrationsystemdesignforSpaceSolarPowerStation

DONG  Ya-Zhou1,2, DONG  Shi-Wei2,*, WANG  Ying1,2, FU  Wen-Li2,LI  Xiao-Jun2,GAO  Shi-Chang1,WEI  Gao1   

  1. 1SchoolofElectronicsandInformation,NorthwesternPolytechnicalUniversity,Xi′an710129,China
    2NationalKeyLaboratoryofScienceandTechnologyonSpaceMicrowave,ChinaAcademyofSpace Technology(Xi′an),Xi′an710100,China
  • Received:2016-11-03 Revised:2017-02-04 Online:2017-06-25 Published:2017-05-18

摘要: 微波能量传输技术作为空间太阳能电站(SpaceSolarPowerStation,SSPS)的关键技术之一,目前的研究和验证工作均集中在各单项技术的突破和验证,缺乏针对SSPS系统特点的全面优化设计。文章根据SSPS的工作模式给出了全面验证空间太阳能电站微波能量传输的验证系统方案设计,对收发天线进行了一体化设计,利用了幅度近似高斯分布的发射阵列场分布设计和低反射的接收整流阵列设计,以高精度来波方向测量和高精度移相控制为波束指向控制的技术途径。对验证系统的波束收集效率进行了分析,收集效率可达94.2%,比传统均匀分布系统高出17.6%。验证系统可从系统规模缩比、波束扫描范围、发射天线口径场分布、整流天线处功率密度、反向波束控制方法等方面模拟SSPS微波能量传输工作模式,推动SSPS系统技术的发展。

关键词: 空间太阳能电站, 微波能量传输, 场分布, 整流天线

Abstract: Microwavepowertransmission(MPT)isoneofthekeytechnologiesinSpaceSolarPowerStation(SSPS).Thestate-of-the-artresearchesandvalidationsonlyfocusonindividualtechnologybutlackofcomprehensiveoptimizationforSSPSsystem.AccordingtotheoperatingmodeofSSPS,ademonstrationsystemwasproposedtovalidatemicrowavepowertransmissioninSSPS.ThetransmittingantennaarrayandrectennaarrayweredesignedbyusingintegratedprocessingwithapproximateGaussianfielddistributionintransmittingantennaarrayandlowreflectiondesigninrectennaarray.Thebeamcontrolmethodinthesystemwasbasedondirectionofarrivalestimationbysendingpilotsignalandbeamsynthesisbycontrollingthephaseshiftersinthetransmittingantennaarray.Theanalyzedbeamcollectingefficiencyofdemonstrationsystemis94.2%,about17.6%higherthanthetraditionaluniformdistributionsystem.ThedemonstrationsystemcomprehensivelysimulatestheMPTofSSPSinseveralways,includingsystemscaleminification,transmittingantennafielddistribution,etc,powerdensityandbeamcontrollinganditcanbethepromotionofSSPSdevelopment.

Key words: SpaceSolarPowerStation, microwavepowertransmission, fielddistribution, rectennaarray