4)目前绝大多数的研究工作主要针对某些已知的射频发射源或由信号发生器产生的特定发射源,而周围分布式的电磁能量功率密度低、频率范围广、波动性强等特点并未得到充分的研究,也造成了研究工作难以转化为实际应用。
尽管电磁能量收集技术尚不成熟,但不受时间和空间限制的电磁波以及无线应用的急剧增长,都使得电磁能量收集有着很大的发展潜能和应用前景。
电磁能量收集在今后的发展趋势主要体现在:
1)研究有效的宽带匹配网络和整流电路,提高整个系统的宽带性能。
2)进一步研究整流器件和低功耗的电子电路,提高整个系统的功率灵敏度,进而提高系统的应用范围。
3)开展天线的小型化和集成化研究,推动电磁能量收集系统在移动便携式设备上的应用。
4)充分利用超材料在体积和收集效率方面的优势,通过超材料的宽频化设计及电磁“黑洞”的概念,有望对现有的技术水平取得突破。
五、结论
本文分析综述了电磁能量收集技术的研究现状和发展情况,分析了电磁能量收集系统的基本结构及各部分的工作原理,在此基础上综述了目前国际上的主要研究方向和热点问题:
首先,从发射源、频率、功率等级和效率等方面对电磁能量收集的整体水平作了概述;然后介绍了几种主要的接收天线,并分别从宽频化、多极化、小型化和阵列化几个方面论述了接收天线设计的主要研究工作;针对整流电路,主要从器件、拓扑以及宽频化设计等方面进行了概述;最后介绍了在超材料应用和实际应用方面的一些研究工作。
本文的最后部分,针对目前的研究工作,提出了一些在系统宽频化、小型化、可靠性以及实际应用等方面尚待解决的问题,并讨论了未来的发展趋势。
可以看到,虽然电磁能量收集在近10年来才开始受到关注,但国际上已经进行了广泛的研究工作,取得了引人关注的成果。相比之下,国内这方面的研究还很不足,有待积极地开展深入研究。
从现有的研究工作和今后的发展趋势来看,针对电磁能量收集的基础研究工作正在加速进行,将推动该项技术的实质性进步并逐步走向实际应用,可以预计,电磁能量收集技术的发展将给人类文明生活带来有意义的影响和改变。