随着无线通信技术的发展,微波输能技术已经成为一个最热门的研究方向。这种技术突破了传输线的限制,实现了能量的无线传输,不仅可以应用在太阳能电站、高空飞行器及偏远地区的供能等高功率方面,还能够应用于射频能量收集、无线传感器和射频识别标签等低功率场景下。作为一个能源系统,微波输能系统的效率是其最主要的性能指标。整流天线作为该系统的核心部分,其效率影响着整个系统的效率,因此设计高效率的整流天线对微波输能系统至关重要。本文基于2.45GHz整流天线的设计,深入研究了提高整流效率的方法,主要工作包括以下三个方面:第一,对整流二极管的建模方法进行了研究。针对理想二极管模型在整流电路设计时存在的局限性,提出了一种基于二极管S参数测量及等效电路拟合的建模方法。首先对TRL校准方法进行分析并设计了相应的测试支架及TRL校准件,通过矢量网络分析仪、Bias Tee及直流稳压源搭建了二极管的测试电路,在1GHz～8GHz内测量了二极管的S参数。根据二极管实测的S参数及等效电路模型,提取了电压无关元件值并通过拟合得到结电容和结电阻的表达式,建立了一个新的二极管模型,与已知的模型相比其特性更贴近实际二极管。第二,对整流电路的结构进行了改进。基于实测二极管模型对整流电路进行设计,用一种λ/8带阻结构替代了传统整流电路中的低通滤波器部分,并通过引入扇形结构的直通滤波器及双枝节匹配结构对电路整体进行了优化。通过与传统型整流电路的仿真结果进行比较,改进后电路的整流效率提高了 7.1%。最终在输入功率为13dBm,负载为750Ω时,改进后的整流电路实测得到了 74.8%的高效率。第三,设计了一种高增益圆极化的接收天线。高增益能够保证整流电路接收到足够的输入功率,而圆极化特性则能减少由于极化失配所产生的损耗。接收天线选用方形微带形式,通过对其切角实现了微带天线的圆极化性能。将方形微带天线组成2× 2的阵列,提高了接收天线的增益。采用T型功分器对天线单元进行等幅90°相位差馈电,使得阵列天线具有更好的圆极化性能。通过测试阵列天线的轴比为0.9dB,增益为12.5dB,实现了高增益圆极化的设计要求。