CN104767028A - 一种整流天线 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种整流天线，包括接收天线模块和整流电路模块，所述接收天线模块和整流电路模块制作在印刷电路基片上，所述接收天线模块设置输出接口点与整流电路模块设置的输入接口点连接；所述整流电路模块包括输入接口点、匹配电路、整流电路、直流滤波电路、负载；所述输入接口点、匹配电路、整流电路、直流滤波电路、负载顺次连接。本发明整流天线可以采用印刷电路技术批量生产，成本低，易于实现；整流天线中的整流电路采用倍压形式，能够获得更高的输出电压；匹配电路保证了接收天线和整流电路的阻抗匹配，以及整流电路和外接用电设备之间的阻抗匹配。
Description
技术领域
本发明涉及无线能量传输领域，更具体地涉及一种整流天线。
背景技术
微波输能（MPT：Microwave Power Transmission）技术打破了能量通过电缆传输的传统模式，以微波为载体将其进行无线传输，提供了一种新的传输方式。19世纪末，美国科学家尼古拉·特斯拉（Nikola Tesla）首先提出MPT的概念。而近代MPT技术始于上世纪六十年代，首先被用于高功率场合，包括微波驱动无人机、高空永久作业平台（即现在的近空间浮空器）供电、复杂地面环境输电、太阳能卫星输电、中小功率的工业用电等。特别是美、日等国太阳能卫星计划的逐步推进和各国对空间技术和信息技术的高度重视，MPT技术在近50年来取得了长足的进步。但由于MPT***整体转装换效率不高，加上高功率微波电磁场对生态环境和生物安全有很大的影响，所以MPT技术还处于研发阶段。近年来，MPT技术的低功率应用得到关注，考虑将其用于无线传感器网络(WSN：Wireless Sensor Network)的节点、射频识别技术（RFID）标签的无线输能上。
接收整流天线是微波输能***的关键技术，它的主要原理是通过接收天线接收空间中的微波能量，再经过微波整流电路进行整流处理，最后将转换后的输出直流供负载工作。在微波输能***中，发射端的输入功率高虽然对整流效率有很大的提高,但是接收天线所需要的功率密度也会相应较大,对能量发射***的要求过高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种整流天线，该天线可以在低功率密度的环境下工作，制造方便。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：
一种整流天线，包括接收天线模块和整流电路模块，其特征在于，所述接收天线模块和整流电路模块制作在印刷电路基片上，所述接收天线模块设置输出接口点与整流电路模块设置的输入接口点连接；所述整流电路模块包括输入接口点、匹配电路、整流电路、直流滤波电路、负载；所述输入接口点、匹配电路、整流电路、直流滤波电路、负载顺次连接。
本发明中接收天线模块接收低功率微波能量，通过输出接口点传至整流电路模块的输入接口点，经匹配电路进入整流电路整流，整流完成后再通过直流滤波电路滤除谐波得到足够的输出电压对直流负载供电。
进一步地，所述整流电路是倍压全波整流电路，包括第一二和第二二极管，一个十字结，过孔接地点；所述十字结的九点钟方向与匹配电路连接，十字结的六点钟方向与第一二极管的阴极连接，第一二极管的阳极与过孔接地点连接，十字结的三点钟方向与第二二极管的阳极连接，第二二极管的阴极与直流滤波电路连接。
整流电路是整个天线的核心部分，该整流电路的结构属于倍压形式，在不增加电路体积的前提下有更平缓的输入阻抗及更高的输出电压，更适合于的低功率的整流天线，因此本发明的整流电路将采用倍压形式可以获得更高的输出电压。
优选地，所述直流滤波电路包括小扇形滤波器、大扇形滤波器和线型枝节滤波器；所述小扇形滤波器、大扇形滤波器和线型枝节滤波器顺次连接。
本发明中通过大、小扇形滤波器和线型枝节滤波器组成的直流滤波电对输出波形的基频、二次谐波及三次谐波成分进行滤波，四阶以上的谐波成分相对非常小,这里不予考虑抑制。大扇形滤波器用以滤除基频成分，线型枝节滤波器用以滤除二次谐波，而小扇形滤波器则用以滤除三次谐波。
进一步地，该整流天线基于2.45GHz WIFI频段。本发明的整流天线基于2.45GHz WIFI频段的，适用范围广，易于推广。
优选地，所述匹配电路采用的是单支节阻抗匹配。本发明中匹配电路采用的是单支节阻抗匹配，保证了接收天线和整流电路的阻抗匹配，以及整流电路和外接用电设备之间的阻抗匹配。
所述接收天线模块输入阻抗为50欧姆，所述第一二和第二二极管是肖特基二极管。本发明中接收天线模块采用侧面馈电的方式，具有较好的方向性。
与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果是：
1、本发明的整流天线可以采用印刷电路技术批量生产，成本低，易于实现；
2、本发明的整流天线中的整流电路采用倍压形式，能够获得更高的输出电压；
3、本发明的接收天线模块采用侧面馈电的方式，具有较好的方向性，作用距离远，抗干扰能力强；
4、本发明整流天线可以适用于无线传感器等低功率密度应用的接收设备。
附图说明
图1为接收天线结构正面示意图；
图2为接收天线结构反面示意图；
图3为整流电路连接示意图；
图4为整流天线整体结构示意图；
其中，1表示接收天线模块上设置输出接口点，2表示整流电路模块输入接口点，3表示匹配电路，4表示整流二极管，5表示过孔接地点，6表示大扇形滤波器，7表示小扇形滤波器，8表示线型枝节滤波器，9表示负载，10表示接收天线模块，11表示整流电路模块，12表示十字结。
具体实施方式
附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；
为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；
对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。
实施例1
如图3-4所示本发明由以下几部分组成：接收天线模块10、接收天线模块上设置输出接口点1，整流电路模块11包括输入接口点2、匹配电路3、十字结12，整流二极管4、过孔接地点5、大扇形滤波器6、小扇形滤波器7、线型枝节滤波器8、负载9；十字结12，整流二极管4、过孔接地点5组成整流电路；大扇形滤波器6、小扇形滤波器7、线型枝节滤波器8组成直流滤波电路。以上部分均采用印刷电路，整体制作在聚四氟乙烯双面覆铜板基片上，基片厚为0.8mm，介电常数为2.55，损耗角正切值少于0.001，导带铜厚为0.035mm。
图1和图2分别表示本发明所采用的接收天线模块10的正面和反面，有阴影的部分就是天线的结构。接收天线模块的输出接口1表示接收天线输出能量到整流电路的接口，该接收天线的方向性较好，采用的是侧面馈电的方式，其输入阻抗为50欧姆，接收整流天线的工作频率是2.45GHz。
图3中的整流电路模块输入接口点2是指接收天线接收的能量由此处进入到整流电路中。
匹配电路3所采用的是单支节匹配方式，使得整流电路从整流电路输入接口点2处看过去的阻抗为50欧姆，从而与接收天线相匹配。
本实施例中所采用的是倍压整流电路，两个整流二极管4是肖特基二极管，将其按照图3的方式排列。这种整流方式的优点是能够获得更高的输出电压，但对二极管的要求较高，本发明中所采用的二极管型号为SKYWORKS 公司的 SMS7630 封装为SC-79 的肖特基二极管。过孔接地点5是表明该处需有一过孔接地。
大扇形滤波器6、小扇形滤波器7和线型枝节滤波器8组成了一个直流滤波器，对输出波形的基频、二次谐波及三次谐波成分进行滤波，四阶以上的谐波成分相对非常小,这里不予考虑抑制。大扇形滤波器6用以滤除基频成分，四分之一波长线型枝节滤波器8用以滤除二次谐波，而小扇形滤波器7则用以滤除三次谐波。
负载9作为接收整流天线的输出直流功率的负载，向接收天线发射2.45GHz的微波时，负载9就能得到直流功率，这是由接收整流天线将微波能量转换得到的直流电能。
采用本实施方式的低输入功率的接收整流天线，其能量转换效率可以达到60％。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种整流天线，包括接收天线模块和整流电路模块，其特征在于，所述接收天线模块和整流电路模块制作在印刷电路基片上，所述接收天线模块设置输出接口点与整流电路模块设置的输入接口点连接；
所述整流电路模块包括输入接口点、匹配电路、整流电路、直流滤波电路、负载；所述输入接口点、匹配电路、整流电路、直流滤波电路、负载顺次连接。
2.根据权利要求1所述的整流天线，其特征在于，所述整流电路是倍压全波整流电路，包括第一二和第二二极管，一个十字结，过孔接地点；所述十字结的九点钟方向与匹配电路连接，十字结的六点钟方向与第一二极管的阴极连接，第一二极管的阳极与过孔接地点连接，十字结的三点钟方向与第二二极管的阳极连接，第二二极管的阴极与直流滤波电路连接。
3.根据权利要求1所述的整流天线，其特征在于，所述直流滤波电路包括小扇形滤波器、大扇形滤波器和线型枝节滤波器；所述小扇形滤波器、大扇形滤波器和线型枝节滤波器顺次连接。
4.根据权利要求1所述的整流天线，其特征在于，该整流天线基于2.45GHz WIFI频段。
5.根据权利要求1所述的整流天线，其特征在于，所述匹配电路采用的是单支节阻抗匹配。
6.根据权利要求1所述的整流天线，其特征在于，所述接收天线模块输入阻抗为50欧姆。
7.根据权利要求2所述的整流天线，其特征在于，所述第一和第二二极管是肖特基二极管。
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|---|---|
| CN (1) | CN104767028A (zh) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106229611A (zh) * | 2016-08-09 | 2016-12-14 | 中山大学 | 一种基于微波rfid频段小功率输入的高效整流天线 |
| CN106452116A (zh) * | 2016-11-14 | 2017-02-22 | 中山大学 | 一种双频双支路结构的射频整流电路 |
| CN106603017A (zh) * | 2016-11-16 | 2017-04-26 | 电子科技大学 | 一种谐波抑制功率放大器 |
| CN110444910A (zh) * | 2019-09-05 | 2019-11-12 | 重庆邮电大学 | 一种正六边形结构的2.45GHz微带整流天线 |
| CN111342243A (zh) * | 2020-02-27 | 2020-06-26 | 四川大学 | 基于谐振结构的阻抗匹配可调的宽带整流天线 |
| CN112201945A (zh) * | 2020-09-15 | 2021-01-08 | 武汉理工大学 | 柔性整流天线 |
| CN113178699A (zh) * | 2021-04-29 | 2021-07-27 | 人民华智通讯技术有限公司 | 一种应用于北斗导航***的异频去耦收发天线 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103367915A (zh) * | 2013-07-10 | 2013-10-23 | 上海大学 | 一种高转换效率的基片集成波导缝隙整流天线 |
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Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103367915A (zh) * | 2013-07-10 | 2013-10-23 | 上海大学 | 一种高转换效率的基片集成波导缝隙整流天线 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 李奥博: "无线能量传输***中整流技术研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库（工程科技Ⅱ辑）》 * |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106229611A (zh) * | 2016-08-09 | 2016-12-14 | 中山大学 | 一种基于微波rfid频段小功率输入的高效整流天线 |
| CN106452116A (zh) * | 2016-11-14 | 2017-02-22 | 中山大学 | 一种双频双支路结构的射频整流电路 |
| CN106603017A (zh) * | 2016-11-16 | 2017-04-26 | 电子科技大学 | 一种谐波抑制功率放大器 |
| CN110444910A (zh) * | 2019-09-05 | 2019-11-12 | 重庆邮电大学 | 一种正六边形结构的2.45GHz微带整流天线 |
| CN111342243A (zh) * | 2020-02-27 | 2020-06-26 | 四川大学 | 基于谐振结构的阻抗匹配可调的宽带整流天线 |
| CN112201945A (zh) * | 2020-09-15 | 2021-01-08 | 武汉理工大学 | 柔性整流天线 |
| CN113178699A (zh) * | 2021-04-29 | 2021-07-27 | 人民华智通讯技术有限公司 | 一种应用于北斗导航***的异频去耦收发天线 |
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