近场微波能量传输模型研究

胡晨浩，许天羿，孙虎成

（南京信息工程大学，江苏南京，211800）

0 引言

通信领域无线射频技术中，电磁辐射场区一般分为远场和近场。远场是指以场源为中心，半径为一个波长之外的空间范围；而近场是指以场源为中心，在一个波长范围内的区域，在通信领域内常用于射频识别（RFID）和近场通信（NFC)。

远场中，所有的电磁能量基本上均以电磁波形式辐射传播，且能量衰减慢。故远场中电、磁场强度可视为有E×H=377的恒定关系，且接收功率可由Friis公式进行表征。而近场中，由于天线中的电流和电荷会产生强烈的电感和电容效应，故近场感应效应与远场辐射效应相比随距离增加而衰减的速度快得多，且电、磁场强度不均匀度较大，没有确定的比例关系，故迄今为止没有统一的公式表征。

故本文采用HFSS仿真常见微带贴片天线、天线阵列，对其近场的能量辐射情况进行仿真分析，对实验测试的数据结果进行了拟合等分析，最终推导归纳出在一定限制条件下近场的效率传播的特性，并得到最优化仿真模型。

1 方案设计

本文旨在对近场情况下微波能量效率传播特性的研究。待研究的近场微波能量传输系统拓扑结构如图1所示。前端采用模拟信号源提供信号，再采用微带贴片天线进行组阵处理形成天线阵列，对增益进行放大，将其作为微波能量发射端和接收端，接收阵列接收后通过整流器、直流变换器得到经过传输的输入信号。通过对仿真得到的一系列数据进行数学拟合与分析，从而得到关于增益G和距离d的传输效率。……