SBSP 系统在地球上运行的关键将在于“整流天线”的设计和运行。这些天线通常被设想为一大串偶极子天线,这些偶极子天线网络将覆盖一个数千平方米大小的圆形区域。
每个偶极子天线都将配置一个通过偶极元件连接的射频(Radio Frequency,RF)二极管,以便它将交流电“整流”为直流电; 随后可以合并来自每个二极管的功率流,并将其传输到电网内的变压器,以便分配给用户。
包括数千个偶极子的整流天线可以覆盖很大的一片区域,每个偶极子都布置有二极管,这样它们就可以持续地将整个区域输入的无线电传输转换为直流电。太空中的无线电发射天线可以配置成点波束天线。这将使太阳能发电卫星能够将其传输分发到不同的、实际需要电能的特定地点。以这种方式传输电能的原因是避免电能集中并产生一种死亡射线。强度非常高的波束对任何搭乘飞机或直升机飞过该波束区域的人来说都是很危险的。除了担心因辐射水平过于集中导致的健康问题外,人们还担忧可能会有反射能量将电能送回太空,并会对轨道上的卫星造成有害的干扰。
二极管整流天线的发明归功于美国工程师William Brown,他在20世纪60年代中期提出了这个想法,并于1969年获得专利。整流天线技术可用于无线能量传输,其他的潜在应用可能还包括平台维护,或保持直升机或其他类型的飞机的飞行高度。二极管整流天线在空间系统最重要的应用就是接收来自SBSP 系统的无线电传输(图8.4)。(www.daowen.com)
图8.4 用于SBSP 接收的整流天线以及将电能传输到市中心的传输系统
该领域的研究目前仍集中在开发能在红外和光波的纳米频段而不是无线电频段工作的“设备”。从理论上讲,按比例缩放在这些频段下工作的超快小型二极管也可将光能直接转换成电能。这种类型的设备称为光学整流天线。这类设备的转换效率在理论上可以达到70%。到目前为止,虽然工作的光学整流天线已开展了演示验证,但其转换效率仍然受到限制[5]。
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