电能在人类生活中起到了举足轻重的作用。从几百年前发现并逐渐开始利用电,发展到如今万家灯火,彻夜辉煌,我们越来越离不开电能,越来越享受到电能带给我们生活上的便利。在很长一段时间里,电能的传输都被认为只能够通过电缆、电线等有线方式才能进行传输、传递。然而在一些较为封闭、狭小的环境中,无法满足线路电缆等有线传输电能的条件,常规的有线输电方式容易对人或设备造成不必要的伤害和损失。随着半导体器件、微波技术在近些年的快速发展,微波无线电能传输技术已经越来越成熟。因此,通过无线的方式对电能进行有效传输成为特定环境下的最优选择。本文针对以上特定环境的情况,并基于微波、半导体器件等技术,对微波无线电能传输系统进行设计研究。本系统由压控振荡器、锁相环电路、功率放大器以及微带天线组成前端发射部分,尽可能稳定情况下将直流电转换为射频微波功率源。而在接收端,采用阵列微带天线对微波能进行高效吸收,又通过整流电路、滤波电路以及稳压电路将微波能转为适合负载的平缓的直流电能,输出到负载进行利用。根据我国无线电频率划分规定,将2.45GHz和5.8GHz分配给工业、科学和医疗使用,因而这两个频率都不在通信频段,不会和通信系统发生冲突,所以本系统选择更为常见的2.45GHz微波作为主频率。在具体设计环节上,通过ADF4118芯片将VCO和PLL进行整合,使发射端性能更加高效,合成并输出到功率放大器模块的频率稳定在2.45GHz。功率放大器选用效率较高且较为常用的丙类功率放大器,使增益达到20d B,并通过Multisim软件进行仿真验证。天线仿真时采用Ansoft HFSS软件对系统发射端及接受端天线进行模拟仿真,通过S参数和Simth圆确定其最佳尺寸,通过3D辐射增益图确定最大增益。发射及接受端天线均采用阵列形式,其中发射端采用2×4阵列矩形微带天线,接收端天线采用2×2阵列矩形微带天线。整流滤波电路采用MA4E1317型号的肖特基势垒二极管进行高效整流,滤波电容为20u F。接受端稳压模块采用Buck-boost稳压电路,将电压稳定在6V。最后对系统各个模块进行搭建,在安全的实验环境下进行实验分析,通过万用表测得不同距离下接收端负载的电压、电流值,并计算接收功率。通过实验结果表明系统达到相应的技术要求,从而证实了该小功率无线电能传输系统的正确性,同时具有相应的应用价值。