无线充电器论文(翻译).doc

无线移动充电器
论文
Wireless Mobile Charger
------无线移动充电器

摘要——随着移动电话变成一个基本生活的一部分,移动电话的电池充电,一直是一个问题。手机有不同的通话时间，电池根据他们的制造商也有所不同。所有这些手机不论他们的制造商都必须在电量消耗完后充电。目前提案主要的目的是使充电的手机制造商和电池完全独立。在本文中提出了一种新型的提案即当你在说话时你的手机充电是自动完成的。这是通过使用微波完成的。微波信号从传输器传输并且使用特殊类型的开槽天线导波的频率为2.45 GHz的天线传输消息信号。另外，有一个小的补充,即制造的手机,需要添加一个传感器,一个硅整流二极管天线,和一个滤波器。使用上面的设置,分离的手机充电器被淘汰,使充电普遍。因此你们谈论得越多,你的手机充电越多。通过这个提案制造商就可以使通话时间和不同规范的电池相分离。

Ⅰ.绪论
A.电磁频谱——
首先,要想了解一个光谱是:当白色光线通过棱镜分离成彩虹里面所有的颜色;这是可见光的光谱。所以白光是各种颜色的混合。黑色不是一种颜色;它是你把所有的光都移走得到的。一些物理学家假设光是由他们称为光子的微小粒子组成的。他们以光的速度传播(真是个惊喜)。光的速度大约是300000000米每秒。当他们遇到了一些物体则可能反弹射,通过或被吸收。那种情况会发生取决于他们有多少能量。如果他们被东西反射回来,然后进入你的眼睛,你会“看到”反射的东西。一些诸如玻璃、有机玻璃会让他们通过。这些材料都是透明的。黑色物体吸收光子,所以你不能够看到黑色的东西:你将不得不考虑这个问题。这些可怜的老物理学家能有点糊涂了,当他们试图解释为什么一些光子穿过一片叶子,有些是反映,一些被吸收。他们说,这是因为他们有不同的能量。其他物理学家假设光线是由波形成的。这些物理学测量波的长度，这有助于解释当光照射到树叶发生了什么。光波的最长波(红色)被叶片的绿色物质叶绿素吸收。同样原理光波的最短波(蓝色)也被吸收。在这两种颜色之间有绿色的光,这是允许通过传播和反射的。(靛青和紫罗兰有比蓝色光更短的波长。)
的确很容易解释一些光的属性通过假设它是由微小的粒子即光子和其他光的一些属性通过假设它是某种形式的波。可见光是仅仅是电磁波谱的一小部分。这些电磁波由两部分组成。第一部分是电场。第二部分是一个磁场。所以这就是为什么他们被称为电磁波。这两个域是彼此垂直的。

名称
频率范围
L Band
1 to 2 GHz
S Band
2 to 4 GHz
C Band
4 to 8 GHz
X Band
8 to 12 GHz
Ku Band
12 to 18 GHz
K Band
18 to 26 GHz
Ka Band
26 to 40 GHz
Q Band
30 to 50 GHz
U Band
40 to 60 GHz

BB..微波地区——
微波的波长范围从大约一毫米(铅笔芯厚度)到30厘米(12英寸)。一个微波炉,产生的无线电波频率调谐到食物所吸收的频率。食物吸收能量和变热。盛这道菜的器具不能吸收大量的能量所以，保持凉爽。地球,汽车和飞机,大气层都能发出微波。给定信息这些微波就能被探测到的,如产生微波物体的温度。a .微波的波长可以以厘米度量!微波越长，越接近一英尺长,即越接近热量在微波炉中加热食物的波长。微波很适合从一个地方到另一个传输信息，因为微波能量可以穿透薄雾,小雨雪、云、和烟雾。较短的微波用于遥感。这些微波用于云和烟,这些波是适合从太空观看地球。微波用于通信行业、厨房烹饪食物。微波辐射通常被认为是无害的,除了装有起搏器的人。

下面我们将使用S波段的微波频段。频率选择是传输的一个重要方面。这里我们有目的选择了这个许可证2.45 GHz ISM波段。工业、科学和医学(ISM)无线电波段最初是在国际上保留是供非商业使用射频电磁场的工业、科学和医学为目的。ISM波段定义在S5.138和S5.150国际射频规则中给出。近年来,他们也已被用于通信等应用容错出许可的无线局域网和蓝牙:900 MHz频段(33.3厘米)(在印度GSM通信)2.45 GHz频带(12.2厘米)IEEE 802.11 b无线以太网还运营在2.45 GHz频带。

Ⅱ. 话筒设计

A.磁控管
磁控管的原型是一个自包含的微波振荡器,工作原理不同于linear-beam管,如TWT和klystron。视图(B)是一个简化的图画的原型。CROSSED-ELECTRON和磁场是用于控管生产大功率输出所需的雷达和通讯设备。磁控管被列为二极管,因为它没有栅极。磁场位于金属板和阴极之间作为栅极。一根磁电管的金属板没有相同的性质与一个普通的真空管相比。因为传统的inductive-capacitive(LC)网络变得不切实际在微波频段,板加工成一个圆柱形的包含谐振腔铜块作为谐振电路。该磁控管与传统的管不同。该磁控管的底部短的和直径大,被仔细封好到管和被屏蔽。输出线是探针或环形伸入到谐振腔并耦合到波导或同轴电缆。这个板块结构是一块坚硬的铜。
圆柱形及洞其周围围成共振腔。一个窄槽从每个空腔进入内部结构划分为许多块的中央部分管。交替段被设置在一起把腔并行输出。腔控制输出频率。带的循环,金属带都置于整个代码块顶部的入口处槽腔。由于阴极必须工作在高功率,它必须相当大,还必须能够承受高操作温度。它还必须有良好的发射特性,特别是在返回被电子轰击。这是因为大多数的输出功率是由大量的电子发射当高速电子恢复到罢工阴极。这个
阴极是间接加热,采用高排量材料。在金属板和阴极板之间称为交互式空间。在这个空间电场和磁场的相互作用发挥迫使电子。

Ⅲ. 接收机设计
移动电话最基本的东西是校正天线。校正天线就是整流天线。一个较为典型的整流天线可以用来把微波能量转化成直流电。他的原件常常被布置在网状模形中，这使它很容易与其他天线区分。把肖特基二极管放置在天线偶极子中间即可重构一个简单的天线。进入天线的微波经过二极管通过整流。Rectennae是高效微波能量转化成电。在实验室环境中, 有规律地观察到效率超过90%。已经做了关于逆天线一些实验,微波能量转换成电能,但是效率很低——只有1%。随着纳米技术和MEMS的出现，能使规模设备降低到分子水平。从理论上,类似的设备,缩减的比例用于纳米技术,可以用来将光转换成效率比目前可能用太阳能电池更大的光学天线。从理论上讲,可以维持高效率当设备减小，但实验由美国国家可再生能源实验室利用红外线迄今只获得了大约1%的效率。另一个重要组成部分,我们的接收机线路是一个简单的传感器。它简单的用来识别移动电话用户交谈。由于我们的主要目标是在为微波整流后的手机充电,传感器扮演重要的角色。整个设置看起来就是这样。

Ⅳ.整顿过程
整流天线把接收到的微波转化成直流电。一个整流天线由一个网状的偶极子和二极管从发射器吸收微波能量并将它转化为电力。它的元件通常是排列在一个网格模式中,这提供了一个截然不同的外观与大多数天线相比。把肖特基二极管放置在天线偶极子中间即可重构一个简单的天线，如下所示的图。二极管把微波高效转化成电力能量。在实验室环境中,效率超过90%被观察到。

在未来的天线将被用来从轨道SPS卫星微波束产生大功率。

Ⅴ.简要介绍肖特基二极管

一个肖特基二极管是不同于一个常见的P / N硅二极管。普通二极管是由连接一个P型半导体和N型半导体,这种半导体连接另一个半导体;然而,肖特基二极管是由金属和半导体连接。当金属接触半导体,将会有一层电势层(肖特基)在接触表面上形成,这显示了整改的特点。半导体的材料通常是一种n型半导体(偶尔p型),材质一般选用金属如钼、铬、铂和钨。溅射技术连接金属和半导体。一个肖特基二极管是多数载流子器件,而普通二极管是少数载流子器件。当一个常见的PN二极管被从电气连接到电路断开、少数载流子在接触表面应移除导致时间延迟。肖特基二极管的本身没有少数载流子,它的速度远远快于常见的P / N二极管,所以其反向恢复时间的Trr是短而少于10纳秒。和正向电压偏差肖特基二极管是在0.6 V左右,低于(约1.1 V)常见的PN二极管。所以,肖特基二极管是一种比较理想的二极管,如1安培有限的当前PN接口。下面是功耗的比较常用的二极管之间,肖特基二极管:
P=0.6*1=0.6W
P=1.1*1=1.1W
看起来,标准的效率有很大的差异。此外,肖特基二极管的PIV通常远小于PN二极管;同一单元内,肖特基二极管的PIV可能是50 V而PIV伪二极管可能高达150 V。另一个优势是肖特基二极管的噪声指标非常低, 这对一个通讯接收器很重要;它的工作范围内可能达到20GHz。

Ⅵ.传感器的电路。
传感器的电路是一个简单的电路,它用来检测到如果手机接收到任何消息信号。这是必需的,只要这款手机充电当用户交谈时。这样一个简单的F - V转换器将会为我们的目的。在印度的GSM移动通信系统移动电话运营商通工作频率的是900 MHz或1800 MHz的。因此,使用简单的F - V转换器将充当开关来触发天线电路。一个简单而强大的F - V转换器是LM2907。使用LM2907将极大地满足我们的目的。它充当触发天线电路的一个开关。一般的LM2907框图如下。

因此当天线电路检测到天线触发时便接收信号，移动电话便开始利用微波功率充电。

Ⅶ.结论
本文成功地论证了一种全新的方法使用微波能量去给电手机充电而不是使用有线充电器。因此这个方法给移动电话用户提供了很大的好处无论他们的手机在何处即使缺乏充电设备的地方。小说中使用天线和传感器为移动电话提供了新的移动电话维度启示。

REFERENCES
[1] Hawkins, Joe, et al, "Wireless Space Power Experiment," in Proceedings of the Advanced Space Design Program, June 14-18, 1993.
[2] MW Medley Jr and MW Medley, 'Microwave and RF circuits: analysis, synthesis and design', Artech House, Norwood, MA, 1993.
[3] Falcone, Vincent J., "Atmospheric Attenuation of Microwave Power," Journal of microwave Power, 5(4), 1970.