随着传统能源的日益匮乏,太阳能作为一种新型能源受到越来越多的关注。空间太阳能取之不尽、用之不竭,具有能流密度大、持续稳定、照射时间久、不受季节和天气影响的优点,是理想的能源选择,因此建立空间太阳能卫星发电站是解决世界能源危机的有效途径。空间太阳能卫星发电站利用太阳能电池板对太阳能进行收集并转化为电能,再采用微波无线输能技术将电能输送至地球供人类使用。微波无线能量传输作为太阳能发电站的关键,在空间、军事、民用、医学等众多领域得到了广泛的应用和发展。本文以设计高传输效率的微波无线能量传输系统为目标,根据微波无线输能系统的技术指标要求,对微波无线输能技术的传输机理、系统组成、传输效率、关键技术等进行了分析研究。本文的主要工作包括:1.对微波无线能量传输系统的微波发射机、发射天线和接收整流天线进行了介绍,并计算了微波无线输能系统发射和接收组件的能量转化效率。根据微波无线输能系统的技术指标要求,对系统的发射机效率、收发天线链路效率、整流电路效率及直流合成效率进行了效率指标分配,并对微波发射天线的形式和口径大小、接收天线的口径大小以及整流电路的形式进行了设计方案的分析。2.通过对平面印刷偶极子天线、振子天线和微带天线进行比较,选择了接收天线的形式。为提高接收天线单元增益,本文采用空气微带天线进行了接收天线单元设计。根据整流二极管的输入功率特性要求,结合阵列排布分组方式的选择,设计了三种高增益的1?4、2?4、4?4接收阵列单元及接收阵列天线,为整流电路提供了合适的微波功率。3.根据整流二极管的等效电路模型,采用闭合电路法分析了二极管输入阻抗、整流效率与二极管特性参数间的计算关系;根据ADS电磁仿真软件对整流二极管的输入阻抗、整流效率、直流输出电压随输入功率和负载的变化进行了仿真。另外,本文选择HSMS-286B二极管进行整流电路设计,省去了匹配电路,实现了整流电路的小型化。通过对输出滤波器电路的改进,提高了整流电路的效率。4.在微波暗室内对微波无线输能系统中发射天线的幅度相位、接收功率以及直流输出功率进行了测试,系统功率传输效率达到了技术指标要求,验证了微波无线输能系统设计的正确性和功率传输的高效性。