国之重器出版工程 空间技术与科学研究丛书 空间无线能量传输技术
作者：马海虹，李成国，董亚洲，吴世臣，禹旭敏，周宇昌 著
出版时间： 2019年版
内容简介
空间无线能量传输技术不仅可以推动空间太阳能电站发展，而且可以解决分布式可重构卫星、月球基地等特殊应用供电需求难题。作者基于“863”等多个课题研究成果，总结国内外技术发展及应用的基础上，结合空间无线能量传输工程应用需求，编写此书。第1章介绍了无线能量传输技术分类及特点，分析了国内外无线能量传输技术发展动态及应用前景。第2章研究了天线能量传输理论及设计方法。第3章介绍了大功率发射机的种类、技术方案和典型设计方法。第4章内容包括微波无线能量接收整流技术方案和实现途径。第5章研究了空间无线能量传输系统组成、传输理论和系统链路效率。第6章内容包括激光无线能量传输技术及国内外发展概况。第7章简要介绍了国内外典型的空间无线能量传输试验情况，以及一种高效微波无线能量传输演示验证系统。本书将空间无线能量传输基础理论和工程应用相结合，实用性强，适合从事空间无线能量传输技术工作的工程技术人员、科研人员使用，亦可供科研院校相关专业的师生阅读。
目录
第 1章 概述 001
1．1 无线能量传输技术 002
1．1．1 无线能量传输技术分类及特点 003
1．1．2 空间无线能量传输技术 005
1．2 美国无线能量传输技术研究概况 006
1．3 日本无线能量传输技术研究概况 011
1．3．1 日本空间无线能量传输技术发展规划 011
1．3．2 日本空间无线能量传输技术研究开发体制 014
1．3．3 日本三菱电机公司的太阳能发电无线输电技术研究 014
1．3．4 日本空间激光无线能量传输技术研究 015
1．4 国际无线电科学联盟 018
1．4．1 空间太阳能发电卫星(SPS)白皮书 018
1．4．2 SPS关键技术 019
1．5 无线能量传输系统组成及其关键技术 020
1．5．1 电波辐射式无线能量传输 020
1．5．2 无线能量传输系统组成 021
1．5．3 无线能量传输关键技术 023
1．6 无线能量传输技术应用需求 025
1．6．1 人造卫星之间无线能量传输 025
1．6．2 星地之间无线能量传输 026
1．6．3 深空探测无线能量传输 027
第 2章 空间天线能量传输理论 029
2．1 天线基本辐射理论 031
2．2 天线辐射场分析 034
2．2．1 感应近场区 038
2．2．2 辐射近场区 039
2．2．3 辐射远场区 043
2．3 能量传输收/发天线系统 046
2．3．1 典型收/发天线系统 047
2．3．2 收/发天线系统能量传输分析 049
2．4 能量传输天线辐射聚焦分析 056
2．4．1 天线聚焦特性分析 060
2．4．2 自适应波束聚焦技术 073
2．5 天线波束控制、跟踪和校准分析 081
2．5．1 波束控制和跟踪 081
2．5．2 天线诊断和校准 094
第3章 微波功率发射技术 105
3．1 微波大功率发射器件 106
3．1．1 磁控管 107
3．1．2 行波管 108
3．1．3 半导体固态器件 109
3．2 F类/逆F类功率放大器工作原理 113
3．2．1 理想F类功率放大器工作原理 113
3．2．2 理想逆F类功率放大器工作原理 118
3．3 F类功率放大器设计分析 119
3．3．1 功率放大器特性分析 120
3．3．2 F类功率放大器设计 126
第4章 微波能量接收整流技术 133
4．1 微波能量接收整流技术进展 135
4．1．1 美国 135
4．1．2 日本 137
4．1．3 欧洲及其他 140
4．2 高效率微波能量整流电路设计技术 142
4．2．1 整流二极管建模与分析 142
4．2．2 整流电路原理与结构 146
4．2．3 5．8GHz整流电路仿真与分析 150
4．3 微波能量接收整流技术发展趋势 155
4．3．1 高频段微波能量接收整流技术 155
4．3．2 宽带化微波能量接收整流技术 157
4．3．3 大动态整流电路技术 159
4．3．4 适用于信息与能量协同传输的接收整流技术 161
第5章 微波无线能量传输系统设计技术 165
5．1 微波无线能量传输技术特点 166
5．1．1 微波无线能量传输关键技术 166
5．1．2 国内外主要验证系统指标对比 171
5．1．3 国内外技术水平差距及主要问题 172
5．2 微波无线能量传输系统组成 173
5．3 微波无线能量传输系统效率链路分析 174
5．3．1 微波发射机效率分析 175
5．3．2 微波接收整流电路效率分析 175
5．3．3 收/发天线能量传输效率分析 175
5．4 微波无线能量传输系统收/发天线设计 177
5．4．1 收/发天线功率密度分析 177
5．4．2 收/发天线设计 180
5．5 微波无线能量传输系统发射机设计 206
5．6 微波无线能量传输整流系统设计 210
第6章 激光无线能量传输系统设计技术 213
6．1 国内外研究概况 214
6．1．1 国外发展概况 214
6．1．2 国内发展概况 224
6．2 激光无线能量传输系统 226
6．3 大功率激光器 228
6．4 准直发射与接收 232
6．4．1 光束准直可采用的方法 232
6．4．2 各种方法初步比较 234
6．4．3 多光束协同发射 235
6．5 高效激光接收技术 237
6．5．1 激光电池技术 238
6．5．2 电源管理技术 242
6．5．3 能源转换提取技术 246
6．5．4 激光电池片散热技术 255
6．6 高精度光束控制技术 257
6．6．1 APT系统功能 257
6．6．2 系统组成 258
6．6．3 APT执行步骤 262
第7章 国内外空间无线能量传输试验研究简介 263
7．1 日本无线能量传输试验 265
7．1．1 日本宇宙航空研究开发机构(JAXA)最新试验 266
7．1．2 三菱重工业公司的最新试验 267
7．1．3 USEF的太阳能发电无线输电技术研究 269
7．2 美国和欧洲无线能量传输试验 271
7．2．1 美国无线能量传输试验 271
7．2．2 欧洲无线能量传输试验 272
7．3 国内空间无线能量传输试验研究 274
7．4 高效微波无线能量传输系统设计实例 278
7．4．1 系统简介及指标要求 278
7．4．2 链路传输效率预算 279
7．4．3 微波发射机设计 279
7．4．4 天线设计 291
7．4．5 整流及直流合成电路设计 297
7．4．6 接收天线阵列与整流电路布局设计 300
7．4．7 试验结果 301
7．5 我国无线能量传输技术发展前景和需求分析 303
7．5．1 国民经济发展对无线能量传输技术的需求 303
7．5．2 科学技术发展对无线能量传输技术的需求 305
7．5．3 国防应用对无线能量传输技术的需求 306
7．6 启示与展望 307
7．6．1 我国无线能量传输技术发展建议目标 307
7．6．2 我国无线能量传输技术发展建议路线图 308
7．6．3 我国无线能量传输技术研究工作建议 309
参考文献 311
索引 326