研究目的
研究毫米波无线供电的早期研究，筛选并阐释毫米波高功率无线供电的典型实例。
研究成果
毫米波与亚太赫兹波无线电能传输因高定向性与整流天线小型化，具有更高的波束效率及适用于远距离大功率场景的优势。但高频段下电路与二极管损耗会导致射频-直流转换效率与直流输出功率下降。28 GHz、94 GHz及303 GHz的实验验证了技术可行性，其中最高频段（303 GHz）实现了17.1 mW直流输出功率与2.17%的转换效率。未来发展需采用更高效率、耐高压的二极管（如氮化镓二极管），以提升其在空间太阳能系统、无人机供电等领域的应用性能。
研究不足
射频-直流转换效率和直流输出功率会因电路和二极管损耗的增加而在较高频率下降低。振荡源（如回旋管）的最大输出功率随频率升高而减小，从而限制了高功率实验的开展。由于波长较短，制造误差对高频（如94 GHz）下的性能影响显著。若束流聚焦位置未优化，传输效率会随距离增加而大幅下降。
1：实验设计与方法选择：
本文回顾并分析了现有关于使用整流天线进行毫米波和亚太赫兹波无线能量传输的研究。包括利用总传输效率、天线孔径效率、波束效率和射频-直流转换效率方程对功率传输效率进行理论分析。
2：样本选择与数据来源：
研究汇总了不同频率（2.33 GHz至303 GHz）下整流天线性能的各种研究报告数据，包括射频-直流转换效率、直流输出功率和整流天线功率密度。详细介绍了28 GHz、94 GHz和303 GHz的具体实验案例。
3：33 GHz至303 GHz）下整流天线性能的各种研究报告数据，包括射频-直流转换效率、直流输出功率和整流天线功率密度。详细介绍了28 GHz、94 GHz和303 GHz的具体实验案例。 实验设备与材料清单：
3. 实验设备与材料清单：设备包括电磁场仿真器（EMPro和ADS）、基板加工机、各种基板（Diclad880、Duroid 5880、NPC-F220A）、二极管（砷化镓肖特基势垒二极管、CMOS二极管）、回旋管（28 GHz、303 GHz）、示波器、网络分析仪、红外相机以及制造工具（溅射机、电子束绘图装置、倒装芯片键合机）。
4：Duroid NPC-F220A）、二极管（砷化镓肖特基势垒二极管、CMOS二极管）、回旋管（28 GHz、303 GHz）、示波器、网络分析仪、红外相机以及制造工具（溅射机、电子束绘图装置、倒装芯片键合机）。 实验步骤与操作流程：
4. 实验步骤与操作流程：对于28 GHz：在Diclad880基板上制造微带线电路图案，集成带有背馈结构的天线和整流器，排列25个整流天线，使用28 GHz回旋管在0.9米和1.35米距离进行无线能量传输实验，有和没有卡塞格林天线的情况。对于94 GHz：使用半导体微制造（溅射、光刻、蚀刻）制造，集成天线和整流器，使用鳍线进行模式转换测量，通过聚光透镜聚焦波束进行无线能量传输。对于303 GHz：制造带有陷波或低通滤波器的微带线整流天线，使用鳍线和三天线法测量天线，使用303 GHz回旋管在3米距离进行无线能量传输实验，用红外相机测量波束轮廓。
5：9米和35米距离进行无线能量传输实验，有和没有卡塞格林天线的情况。对于94 GHz：
5. 数据分析方法：利用理论方程和实验数据比较分析射频-直流转换效率、直流输出功率、整流天线功率密度和总传输效率。使用电磁场仿真器进行设计和优化。
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Diode
MA4E1317
Macom
GaAs Schottky barrier diode used in 28 GHz rectenna for rectification.
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Diode
MA4E1310
Macom
GaAs Schottky barrier diode used in 94 GHz and 303 GHz rectennas, with high breakdown voltage and low junction capacitance.
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EMPro
Keysight Technologies Co. Ltd.
Electromagnetic field simulator for designing antenna and rectifier circuits.
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ADS
Keysight Technologies Co. Ltd.
Electromagnetic field simulator for designing antenna and rectifier circuits.
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Substrate
Diclad880
Rogers Corp
Dielectric board used for fabricating circuit patterns in 28 GHz rectenna.
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Gyrotron
28 GHz
High-power oscillation source for wireless power transmission experiments at 28 GHz.
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Substrate
NPC-F220A
Nippon Pillar Packing Co. Ltd.
PTFE substrate with low dielectric constant used in 94 GHz and 303 GHz rectennas.
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Gyrotron
303 GHz
High-power oscillation source for wireless power transmission experiments at 303 GHz.
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Oscilloscope
Used for measuring DC voltage and output power in rectenna experiments.
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Network Analyzer
Used for antenna reflection coefficient and gain measurements.
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IR Camera
Used for measuring beam profile and power density in wireless power transmission experiments.
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Flip Chip Bonder
Used for bonding diodes to the circuit with high accuracy.
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Electron Beam Drawing Apparatus
Used for drawing circuit patterns in semiconductor microfabrication.
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