CN106406416A - 一种微波能量整流装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种微波整流装置及方法，该方法包括：能量采集模块将采集到的微波信号转化为交流信号，交流信号经高功率整流模块和参考模块转化为第一直流信号和参考直流信号，由相应的直流信号提供输出电压和参考电压；当输出电压小于参考电压时，自动控制模块控制输入端子与输出端子接通，使得低功率整流模块将交流信号转化为第二直流信号并发送至第一负载模块；当输出电压不小于参考电压时，自动控制模块控制输入端子与输出端子保持断开，使得高功率整流模块将转化的第一直流信号发送至第一负载模块。基于上述公开的方法，可根据微波信号的功率大小自动选择整流路径，从而在宽范围的微波信号下也能保证良好的射频‑直流的转化效率。

Description

一种微波能量整流装置及方法

技术领域

本发明涉及微波无线充电技术领域，更具体地说，涉及一种微波能量整流装置及方法。

背景技术

随着科技的不断发展，无线充电技术应运而生。现有的无线充电方式在原理上可分为三类：电磁感应、磁共振和微波无线输能。依赖于目前的技术水平，电磁感应和磁共振这两种方式只能近距离(不超过一米，甚至需要接触)进行无线充电，只有微波无线输能方式能够实现中远距离无线充电。

整流电路是微波无线输能的重要组成部分。目前的整流电路仅是针对特定范围的微波信号而设置，也就是说，现有整流电路只能在某一小数值范围内的微波信号下保持良好的射频-直流转化效率。

因此，如何使整流电路在宽范围的微波信号下也能保证良好的射频-直流转化效率，已经成为本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种微波能量整流装置及方法，以解决现有整流电路只能在某一小数值范围内的微波信号下保持良好的射频-直流转化效率的问题。技术方案如下：

一种微波整流装置，包括：能量采集模块、高功率整流模块、参考模块、自动控制模块、低功率整流模块、分别与所述高功率整流模块输出端和所述低功率整流模块输出端相连的第一负载模块和与所述参考模块输出端相连的第二负载模块；

其中，所述高功率整流模块的开启电压为第一阈值，所述参考模块的开启电压为第二阈值，所述低功率整流模块的开启电压为第三阈值，并且所述第二阈值和所述第三阈值均小于所述第一阈值；

所述能量采集模块输出端分别与所述高功率整流模块输入端和所述参考模块输入端相连；所述自动控制模块的第一输入端与所述高功率整流模块输出端相连，第二输入端与所述参考模块输出端相连，所述自动控制模块的输入端子与所述能量采集模块输出端相连，所述自动控制模块的输出端子与所述低功率整流模块输入端相连；

所述能量采集模块采集微波信号，并将所述微波信号转化为相应的交流信号；

所述高功率整流模块将所述交流信号转化为第一直流信号；

所述参考模块将所述交流信号转化为参考直流信号；

所述自动控制模块获取并比较所述第一直流信号对应的输出电压和所述参考直流信号对应的参考电压；

当所述输出电压小于所述参考电压时，所述自动控制模块控制输入端子和输出端子接通，所述低功率整流模块接收所述交流信号，将所述交流信号转化为第二直流信号并输出至所述第一负载模块；

当所述输出电压不小于所述参考电压时，所述自动控制模块控制输入端子和输出端子保持断开，所述高功率整流模块将所述第一直流信号输出至所述第一负载模块。

优选的，所述高功率整流模块包括：第一匹配电路和第一整流滤波单元，所述第一整流滤波单元包括第一半导体整流器和第一输出滤波电路，所述第一半导体整流器的开启电压为所述第一阈值；

所述第一匹配电路输入端与所述能量采集模块输出端相连；所述第一半导体整流器输入端与所述第一匹配电路输出端相连；所述第一输出滤波电路输入端与所述第一半导体整流器输出端相连，所述第一输出滤波电路输出端与所述第一负载模块相连；

所述第一匹配电路通过匹配所述能量采集模块的第一阻抗和所述第一整流滤波单元的第二阻抗，将所述交流信号发送至所述第一半导体整流器；

所述第一半导体整流器将所述交流信号转化为携带有第一高次谐波的第三直流信号；

所述第一输出滤波电路滤除所述第三直流信号中的所述第一高次谐波，得到所述第一直流信号。

优选的，所述参考模块包括：第二匹配电路和第二整流滤波单元，所述第二整流滤波单元包括第二半导体整流器和第二输出滤波电路，所述第二半导体整流器的开启电压为所述第二阈值；

所述第二匹配电路输入端与所述能量采集模块输出端相连；所述第二半导体整流器输入端与所述第二匹配电路输出端相连；所述第二输出滤波电路输入端与所述第二半导体整流器输出端相连，所述第二输出滤波电路输出端与所述第二负载模块相连；

所述第二匹配电路通过匹配所述能量采集模块的所述第一阻抗和所述第二整流滤波单元的第三阻抗，将所述交流信号发送至所述第二半导体整流器；

所述第二半导体整流器将所述交流信号转化为携带有第二高次谐波的第四直流信号；

所述第二输出滤波电路滤除所述第四直流信号中的所述第二高次谐波，得到所述参考直流信号。

优选的，所述自动控制模块包括：比较器、反相器和模拟开关；

所述比较器的第一输入端与所述高功率整流模块输出端相连，第二输入端与所述参考模块输出端相连；所述反相器输入端与所述比较器输出端相连；所述模拟开关控制端子与所述反相器输出端相连，所述模拟开关的输入端子所述与所述能量采集模块输出端相连，所述模拟开关的输出端子与所述低功率整流模块输入端相连；

所述比较器获取并比较所述输出电压和所述参考电压，生成用于表征比较结果的电平信号，其中，低电平信号用于表征所述输出电压小于所述参考电压，高电平信号用于表征所述输出电压不小于所述参考电压；

所述反相器对所述电平信号进行反相处理，得到反相电平信号；

当所述反相电平信号为高电平信号时，所述模拟开关控制输入端子和输出端子接通；

当所述反相电平信号为低电平信号时，所述模拟开关控制输入端子和输出端子保持断开。

优选的，所述低功率整流模块包括：第三匹配电路和第三整流滤波单元，所述第三整流滤波单元包括第三半导体整流器和第三输出滤波电路，所述第三半导体整流器的开启电压为所述第三阈值；

所述第三匹配电路输入端与所述自动控制模块的输出端子相连；所述第三半导体整流器输入端与所述第三匹配电路输出端相连；所述第三输出滤波电路输入端与所述第三半导体整流器输出端相连，所述第三输出滤波电路输出端与所述第一负载模块相连；

所述第三匹配电路通过匹配所述能量采集模块的所述第一阻抗和所述第三整流滤波单元的第四阻抗，接收所述交流信号，并将所述交流信号发送至所述第三半导体整流器；

所述第三半导体整流器将所述交流信号转化为携带有第三高次谐波的第五直流信号；

所述第三输出滤波电路滤除所述第五直流信号中的所述第三高次谐波，得到所述第二直流信号并输出至所述第一负载模块。

一种微波整流方法，应用于上述技术方案任意一项所述的微波整流装置，所述微波整流装置包括能量采集模块、高功率整流模块、参考模块、自动控制模块、低功率整流模块、第一负载模块和第二负载模块，其中，所述高功率整流模块的开启电压为第一阈值，所述参考模块的开启电压为第二阈值，所述低功率整流模块的开启电压为第三阈值，并且所述第二阈值和所述第三阈值均小于所述第一阈值，所述微波整流方法包括：

所述能量采集模块采集微波信号，并将所述微波信号转化为相应的交流信号；

所述高功率整流模块将所述交流信号转化为第一直流信号；

所述参考模块将所述交流信号转化为参考直流信号；

所述自动控制模块获取并比较所述第一直流信号对应的输出电压和所述参考直流信号对应的参考电压；

当所述输出电压小于所述参考电压时，所述自动控制模块控制输入端子和输出端子接通，所述低功率整流模块接收所述交流信号，将所述交流信号转化为第二直流信号并输出至所述第一负载模块；

当所述输出电压不小于所述参考电压时，所述自动控制模块控制输入端子和输出端子保持断开，所述高功率整流模块将所述第一直流信号输出至所述第一负载模块。

优选的，当所述高功率整流模块包括第一匹配电路和第一整流滤波单元，所述第一整流滤波单元包括第一半导体整流器和第一输出滤波电路，所述第一半导体整流器的开启电压为所述第一阈值时，所述高功率整流模块将所述交流信号转化为第一直流信号，包括：

所述第一匹配电路通过匹配所述能量采集模块的第一阻抗和所述第一整流滤波单元的第二阻抗，将所述交流信号发送至所述第一半导体整流器；

所述第一半导体整流器将所述交流信号转化为携带有第一高次谐波的第三直流信号；

所述第一输出滤波电路滤除所述第三直流信号中的所述第一高次谐波，得到所述第一直流信号。

优选的，当所述参考模块包括第二匹配电路和第二整流滤波单元，所述第二整流滤波单元包括第二半导体整流器和第二输出滤波电路，所述第二半导体整流器的开启电压为所述第二阈值时，所述参考模块将所述交流信号转化为参考直流信号，包括：

所述第二匹配电路通过匹配所述能量采集模块的所述第一阻抗和所述第二整流滤波单元的第三阻抗，将所述交流信号发送至所述第二半导体整流器；

所述第二半导体整流器将所述交流信号转化为携带有第二高次谐波的第四直流信号；

所述第二输出滤波电路滤除所述第四直流信号中的所述第二高次谐波，得到所述参考直流信号。

优选的，当所述自动控制模块包括比较器、反相器和模拟开关时，所述自动控制模块获取并比较所述第一直流信号对应的输出电压和所述参考直流信号对应的参考电压，包括：

所述比较器获取并比较所述输出电压和所述参考电压，生成用于表征比较结果的电平信号，其中，低电平信号用于表征所述输出电压小于所述参考电压，高电平信号用于表征所述输出电压不小于所述参考电压；

所述反相器对所述电平信号进行反相处理，得到反相电平信号；

相应的，所述当所述输出电压小于所述参考电压时，所述自动控制模块控制输入端子和输出端子接通，包括：

当所述反相电平信号为高电平信号时，所述模拟开关控制输入端子和输出端子接通；

相应的，所述当所述输出电压不小于所述参考电压时，所述自动控制模块控制输入端子和输出端子保持断开，包括：

当所述反相电平信号为低电平信号时，所述模拟开关控制输入端子和输出端子保持断开。

优选的，当所述低功率整流模块包括第三匹配电路和第三整流滤波单元，所述第三整流滤波单元包括第三半导体整流器和第三输出滤波电路，所述第三半导体整流器的开启电压为所述第三阈值时，所述低功率整流模块接收所述交流信号，将所述交流信号转化为第二直流信号并输出至所述第一负载模块，包括：

所述第三匹配电路通过匹配所述能量采集模块的所述第一阻抗和所述第三整流滤波单元的第四阻抗，接收所述交流信号，并将所述交流信号发送至所述第三半导体整流器；

所述第三半导体整流器将所述交流信号转化为携带有第三高次谐波的第五直流信号；

所述第三输出滤波电路滤除所述第五直流信号中的所述第三高次谐波，得到所述第二直流信号并输出至所述第一负载模块。

相较于现有技术，本发明实现的有益效果为：

以上本发明提供的一种微波整流装置及方法，能量采集模块将采集到的微波信号转化为交流信号，发送至高功率整流模块和参考模块，交流信号经高功率整流模块和参考模块转化为第一直流信号和参考直流信号，由相应的直流信号提供输出电压和参考电压；通过比较输出电压和参考电压确定交流信号的功率，即确定微波信号的功率；当输出电压小于参考电压时，证明采集的是低功率微波信号，为保证射频-直流的转化效率，自动控制模块控制输入端子与输出端子接通，使得低功率整流模块将交流信号转化为第二直流信号并发送至第一负载模块；当输出电压不小于参考电压时，证明采集的是高功率微波信号，为保证射频-直流的转化效率，自动控制模块控制输入端子与输出端子保持断开，使得高功率模块将转化的第一直流信号发送至第一负载模块。

由此可见，本发明可根据微波信号的大小自动选择整流路径，从而在宽范围的微波信号下也能保证良好的射频-直流的转化效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例一公开的一种微波整流装置结构示意图；

图2为本发明实施例二公开的一种微波整流装置部分结构示意图；

图3为本发明实施例二公开的另一种微波整流装置部分结构示意图；

图4为本发明实施例二公开的另一种微波整流装置部分结构示意图；

图5为本发明实施例二公开的另一种微波整流装置部分结构示意图；

图6为本发明实施例三公开的一种微波整流方法流程图；

图7为本发明实施例四公开的一种微波整流方法部分流程图；

图8为本发明实施例四公开的另一种微波整流方法部分流程图；

图9为本发明实施例四公开的另一种微波整流方法部分流程图；

图10为本发明实施例四公开的另一种微波整流方法部分流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

本发明实施例一公开了一种微波整流装置，其结构示意图如图1所示，微波整流装置100包括：能量采集模块101、高功率整流模块102、参考模块103、自动控制模块104、低功率整流模块105、分别与高功率整流模块输出端和低功率整流模块输出端相连的第一负载模块106和与参考模块输出端相连的第二负载模块107；

其中，高功率整流模块102的开启电压为第一阈值，参考模块103的开启电压为第二阈值，低功率整流模块105的开启电压为第三阈值，并且第二阈值和第三阈值均小于第一阈值；

能量采集模块输出端分别与高功率整流模块输入端和参考模块输入端相连；自动控制模块的第一输入端与高功率整流模块输出端相连，第二输入端与参考模块输出端相连，自动控制模块的输入端子与能量采集模块输出端相连，自动控制模块的输出端子与低功率整流模块输入端相连；

能量采集模块101采集微波信号，并将微波信号转化为相应的交流信号；

高功率整流模块102将交流信号转化为第一直流信号；

参考模块103将交流信号转化为参考直流信号；

自动控制模块104获取并比较第一直流信号对应的输出电压和参考直流信号对应的参考电压；

当输出电压小于参考电压时，自动控制模块104控制输入端子和输出端子接通，低功率整流模块105接收交流信号，将交流信号转化为第二直流信号并输出至第一负载模块；

当输出电压不小于参考电压时，自动控制模块104控制输入端子和输出端子保持断开，高功率整流模块105将第一直流信号输出至第一负载模块。

需要说明的是，能量采集模块包括但不局限于接收微波信号的天线或天线阵列，可根据实际情况具体选择。

还需要说明的是，第一负载模块包括但不局限于阻性负载和容性负载，设定的电子终端也可以，例如，待充电的手机、智能手表或手环等电子产品，可根据实际需求具体选择。

还需要说明的是，第二负载模块包括但不局限于阻性负载和容性负载，可根据实际需求具体选择。

本发明实施例公开的微波整流装置，采用能量采集模块、高功率整流模块、参考模块、自动控制模块、低功率整流模块、第一负载模块和第二负载模块构成微波整流装置。能量采集模块将采集到的微波信号转化为交流信号，交流信号经高功率整流模块和参考模块转化为第一直流信号和参考直流信号，由相应的直流信号提供输出电压和参考电压；当输出电压小于参考电压时，证明采集的是低功率微波信号，为保证射频-直流的转化效率，自动控制模块控制输入端子与输出端子接通，使得低功率整流模块将交流信号转化为第二直流信号并发送至第一负载模块；当输出电压不小于参考电压时，证明采集的是高功率微波信号，为保证射频-直流的转化效率，自动控制模块控制输入端子与输出端子保持断开，使得高功率整流模块将转化的第一直流信号发送至第一负载模块。由此可见，基于本发明实施例公开的微波整流装置可根据微波信号的功率大小自动选择整流路径，从而在宽范围的微波信号下也能保证良好的射频-直流的转化效率。

实施例二

基于上述本发明实施例一公开的微波整流装置和附图1，本发明实施例二还公开一种微波整流装置，其中，高功率整流模块102的结构示意图如图2所示，高功率整流模块102包括：第一匹配电路201和第一整流滤波单元202，所述第一整流滤波单元202包括第一半导体整流器2021和第一输出滤波电路2022，第一半导体整流器2021的开启电压为所述第一阈值；

第一匹配电路输入端与能量采集模块输出端相连；第一半导体整流器输入端与第一匹配电路输出端相连；第一输出滤波电路输入端与第一半导体整流器输出端相连，第一输出滤波电路输出端与第一负载模块相连；

第一匹配电路201通过匹配能量采集模块101的第一阻抗和第一整流滤波单元202的第二阻抗，将交流信号发送至第一半导体整流器2021；

第一半导体整流器2021将交流信号转化为携带有第一高次谐波的第三直流信号；

第一输出滤波电路2022滤除第三直流信号中的第一高次谐波，得到第一直流信号。

需要说明的是，第一半导体整流器包括但不局限于MOS管、二极管或二极管阵列，任意可将微波信号转化为直流信号的器件即可，可根据实际需要具体选择。

本实施例提供的微波整流装置，采用第一匹配电路、第一半导体整流器和第一输出滤波电路构成高功率整流模块。第一匹配电路通过匹配能量采集模块的第一阻抗与第一整流滤波单元的第二阻抗，将高功率的交流信号发送至第一半导体整流器，由于第一半导体整流器的开启电压均高于参考模块的开启电压和低功率模块的开启电压，因此第一半导体整流器可将高功率的交流信号高效的转化为携带有第一高次谐波的第三直流信号，再通过第一输出滤波电路将第一高次谐波滤除，可得到第一直流信号。基于本发明实施例公开的微波整流装置，当微波信号的功率较高时，为保证良好的射频-直流的转化效率可通过高功率整流模块进行直流转化。

基于上述本发明实施例一公开的微波整流装置和附图1，本发明实施例二还公开一种微波整流装置，其中，参考模块103的结构示意图如图3所示，参考模块103包括：第二匹配电路301和第二整流滤波单元302，第二整流滤波单元302包括第二半导体整流器3021和第二输出滤波电路3022，第二半导体整流器3021的开启电压为所述第二阈值；

第二匹配电路输入端与能量采集模块输出端相连；第二半导体整流器输入端与第二匹配电路输出端相连；第二输出滤波电路输入端与第二半导体整流器输出端相连，第二输出滤波电路输出端与第二负载模块相连；

第二匹配电路301通过匹配能量采集模块101的第一阻抗和第二整流滤波单元302的第三阻抗，将交流信号发送至第二半导体整流器3021；

第二半导体整流器3021将交流信号转化为携带有第二高次谐波的第四直流信号；

第二输出滤波电路3022滤除第四直流信号中的第二高次谐波，得到参考直流信号。

需要说明的是，第二半导体整流器包括但不局限于MOS管、二极管或二极管阵列，任意可将微波信号转化为直流信号的器件即可，可根据实际需要具体选择。

本实施例提供的微波整流装置，采用第二匹配电路、第二半导体整流器和第二输出滤波电路构成参考模块。能量采集模块生成的交流信号经参考模块转化为参考直流信号，由参考直流信号提供的参考电压为自动控制模块判定微波信号功率的高低提供参考依据。当输出电压小于参考电压时，证明交流信号为低功率交流信号(即微波信号为低功率微波信号)；当输出电压不小于参考电压时，证明交流信号为高功率交流信号(即微波信号为高功率微波信号)。由此可见，基于本发明实施例公开的参考模块可为微波整流装置提供参考电压，使得自动控制模块可根据参考电压和高功率整流模块产生的输出电压，自动选择是否开启低功率整流路径，从而在宽范围的微波信号下也能保证良好的射频-直流的转化效率。

基于上述本发明实施例一公开的微波整流装置和附图1，本发明实施例二还公开一种微波整流装置，其中，自动控制模块104的结构示意图如图4所示，自动控制模块104包括：比较器401、反相器402和模拟开关403；

比较器的第一输入端与高功率整流模块输出端相连，第二输入端与参考模块输出端相连；反相器输入端与比较器输出端相连；模拟开关的控制端子与反相器输出端相连，模拟开关的输入端子与能量采集模块输出端相连，模拟开关输出端子与低功率整流模块输入端相连；

比较器401获取并比较输出电压和参考电压，生成用于表征比较结果的电平信号，其中，低电平信号用于表征输出电压小于所述参考电压，高电平信号用于表征输出电压不小于所述参考电压；

反相器402对电平信号进行反相处理，得到反相电平信号；

当反相电平信号为高电平信号时，模拟开关403控制输入端子和输出端子接通；

当反相电平信号为低电平信号时，模拟开关403控制输入端子和输出端子保持断开。

需要说明的是，比较器可用NMOS管、PMOS管和BJT(半导体三极管)级联构成，模拟开关可用射频开关替代，具体可根据实际需求进行具体选择。

本实施例提供的微波整流装置，采用比较器、反相器和模拟开关构成自动控制模块，比较器通过比较输出电压和参考电压输出电平信号；当输出电压小于参考电压时，输出低电平信号；当输出电压不小于参考电压时，输出高电平信号。由于当模拟开关的控制端子接收到高电平信号时，输入端子与输出端子接通，因此需要加反相器。基于本发明实施例公开的微波整流装置，自动控制模块可根据输出电压和参考电压自动控制低功率整流路径的通断，从而当微波信号功率低时，可开启低功率整流模块，当微波信号功率高时，将低功率整流模块断开，以保证宽范围的微波信号下也能实现良好的射频-直流的转化效率。

基于上述本发明实施例一公开的微波整流装置和附图1，本发明实施例二还公开一种微波整流装置，其中，低功率整流模块105的结构示意图如图5所示，低功率整流模块105包括：第三匹配电路501和第三整流滤波单元502，所述第三整流滤波单元502包括第三半导体整流器5021和第三输出滤波电路5022，第三半导体整流器5021的开启电压为所述第三阈值；

第三匹配电路输入端与自动控制模块的输出端子相连；第三半导体整流器输入端与第三匹配电路输出端相连；第三输出滤波电路输入端与第三半导体整流器输出端相连，第三输出滤波电路输出端与第一负载模块相连；

第三匹配电路501通过匹配能量采集模块101的第一阻抗和第三整流滤波单元502的第四阻抗，接收交流信号，并将交流信号发送至第三半导体整流器5021；

第三半导体整流器5021将交流信号转化为携带有第三高次谐波的第五直流信号；

第三输出滤波电路5022滤除第五直流信号中的第三高次谐波，得到第二直流信号。

需要说明的是，第三半导体整流器包括但不局限于MOS管、二极管或二极管阵列，任意可将微波信号转化为直流信号的器件即可，可根据实际需要具体选择。

本实施例提供的微波整流装置，采用第三匹配电路、第三半导体整流器和第三输出滤波电路构成低功率整流模块。第三匹配电路通过匹配能量采集模块的第一阻抗与第三整流滤波单元的第四阻抗，将低功率的交流信号发送至第三半导体整流器，由于第三半导体整流器的开启电压低于高功率整流模块的开启电压，因此第三半导体整流器可将低功率的交流信号高效的转化为携带有第三高次谐波的第五直流信号，再通过第三输出滤波电路将第三高次谐波滤除，可得到第二直流信号。基于本发明实施例公开的微波整流装置，当微波信号的功率较低时，为保证良好的射频-直流的转化效率可通过低功率整流模块进行直流转化。

实施例三

基于上述本发明各实施例提供的微波整流装置，本实施例三则对应公开了上述微波整流装置的微波整流方法，流程图如图6所示，微波整流方法包括：

S601，能量采集模块采集微波信号，并将微波信号转化为相应的交流信号；

S602，高功率整流模块将交流信号转化为第一直流信号；

S603，参考模块将交流信号转化为参考直流信号；

S604，自动控制模块获取并比较第一直流信号对应的输出电压和参考直流信号对应的参考电压；

S605，当输出电压小于参考电压时，自动控制模块控制输入端子和输出端子接通，低功率整流模块接收交流信号，将交流信号转化为第二直流信号并输出至第一负载模块；

S606，当输出电压不小于参考电压时，自动控制模块控制输入端子和输出端子保持断开，高功率整流模块将第一直流信号输出至第一负载模块。

本发明实施例公开的微波整流方法，能量采集模块将采集到的微波信号转化为交流信号，交流信号经高功率整流模块和参考模块转化为第一直流信号和参考直流信号，由相应的直流信号提供输出电压和参考电压；当输出电压小于参考电压时，证明采集的是低功率微波信号，为保证射频-直流的转化效率，自动控制模块控制输入端子与输出端子接通，使得低功率整流模块将交流信号转化为第二直流信号并发送至第一负载模块；当输出电压不小于参考电压时，证明采集的是高功率微波信号，为保证射频-直流的转化效率，自动控制模块控制输入端子与输出端子保持断开，使得高功率整流模块将转化的第一直流信号发送至第一负载模块。由此可见，基于本发明实施例公开的微波整流方法可根据微波信号的功率大小自动选择整流路径，从而在宽范围的微波信号下也能保证良好的射频-直流的转化效率。

实施例四

基于上述本发明实施例三公开的微波整流方法和图6，本发明实施例四还公开一种微波整流方法，当高功率整流模块包括第一匹配电路和第一整流滤波单元，第一整流滤波单元包括第一半导体整流器和第一输出滤波电路，第一半导体整流器的开启电压为所述第一阈值时，步骤S602高功率整流模块将交流信号转化为第一直流信号的具体执行过程，如图7所示，包括如下步骤：

S701，第一匹配电路通过匹配能量采集模块的第一阻抗和第一整流滤波单元的第二阻抗，将交流信号发送至第一半导体整流器；

S702，第一半导体整流器将交流信号转化为携带有第一高次谐波的第三直流信号；

S703，第一输出滤波电路滤除第三直流信号中的第一高次谐波，得到第一直流信号。

本实施例提供的微波整流方法，第一匹配电路通过匹配能量采集模块的第一阻抗与第一整流滤波单元的第二阻抗，将高功率的交流信号发送至第一半导体整流器，由于第一半导体整流器的开启电压均高于参考模块的开启电压和低功率模块的开启电压，因此第一半导体整流器可将高功率的交流信号高效的转化为携带有第一高次谐波的第三直流信号，再通过第一输出滤波电路将第一高次谐波滤除，可得到第一直流信号。基于本发明实施例公开的微波整流方法，当微波信号的功率较高时，为保证良好的射频-直流的转化效率可通过高功率整流模块进行直流转化。

基于上述本发明实施例三公开的微波整流方法和图6，本发明实施例四还公开一种微波整流方法，当参考模块包括第二匹配电路和第二整流滤波单元，第二整流滤波单元包括第二半导体整流器和第二输出滤波电路，第二半导体整流器的开启电压为第二阈值时，步骤S603参考模块将交流信号转化为参考直流信号的具体执行过程，如图8所示，包括如下步骤：

S801，第二匹配电路通过匹配能量采集模块的第一阻抗和第二整流滤波单元的第三阻抗，将交流信号发送至第二半导体整流器；

S802，第二半导体整流器将交流信号转化为携带有第二高次谐波的第四直流信号；

S803，第二输出滤波电路滤除第四直流信号中的第二高次谐波，得到参考直流信号。

本实施例提供的微波整流方法，能量采集模块生成的交流信号经参考模块转化为参考直流信号，由参考直流信号提供的参考电压，为自动控制模块判定微波信号功率的高低提供参考依据。当输出电压小于参考电压时，证明交流信号为低功率交流信号(即微波信号为低功率微波信号)；当输出电压不小于参考电压时，证明交流信号为高功率交流信号(即微波信号为高功率微波信号)。由此可见，基于本发明实施例公开的参考方法可为微波整流装置提供参考电压，使得自动控制模块可根据参考电压和高功率整流模块产生的输出电压，自动选择是否开启低功率整流路径，从而在宽范围的微波信号下也能保证良好的射频-直流的转化效率。

基于上述本发明实施例三公开的微波整流方法和图6，本发明实施例四还公开一种微波整流方法，当自动控制模块包括比较器、反相器和模拟开关时，步骤S604自动控制模块获取并比较第一直流信号对应的输出电压和参考直流信号对应的参考电压的具体执行过程，如图9所示，包括如下步骤：

S901，比较器获取并比较输出电压和所述参考电压，生成用于表征比较结果的电平信号，其中，低电平信号用于表征输出电压小于参考电压，高电平信号用于表征输出电压不小于参考电压；

S902，反相器对电平信号进行反相处理，得到反相电平信号；

相应的，步骤S605中当输出电压小于参考电压时，自动控制模块控制输入端子和输出端子接通的具体执行过程为：当反相电平信号为高电平信号时，模拟开关控制输入端子和输出端子接通；

相应的，步骤S606中当输出电压不小于参考电压时，自动控制模块控制输入端子和输出端子保持断开的具体执行过程为：当反相电平信号为低电平信号时，模拟开关控制输入端子和输出端子保持断开。

本实施例提供的微波整流方法，比较器通过比较输出电压和参考电压输出电平信号；当输出电压小于参考电压时，输出低电平信号；当输出电压不小于参考电压时，输出高电平信号。由于当模拟开关的控制端子接收到高电平信号时，输入端子与输出端子接通，因此需要加反相器。基于本发明实施例公开的微波整流方法，自动控制模块可根据输出电压和参考电压自动控制低功率整流路径的通断，从而当微波信号功率低时，可开启低功率整流模块，当微波信号功率高时，将低功率整流模块断开，以保证宽范围的微波信号下也能实现良好的射频-直流的转化效率。

基于上述本发明实施例三公开的微波整流方法和图6，本发明实施例四还公开一种微波整流方法，当低功率整流模块包括第三匹配电路和第三整流滤波单元，第三整流滤波单元包括第三半导体整流器和第三输出滤波电路，第三半导体整流器的开启电压为第三阈值时，步骤S605中低功率整流模块接收交流信号，将交流信号转化为第二直流信号并输出至第一负载模块的具体执行过程，如图10所示，包括如下步骤：

S1001，第三匹配电路通过匹配能量采集模块的第一阻抗和第三整流滤波单元的第四阻抗，接收交流信号，并将交流信号发送至第三半导体整流器；

S1002，第三半导体整流器将流信号转化为携带有第三高次谐波的第五直流信号；

S1003，第三输出滤波电路滤除第五直流信号中的第三高次谐波，得到第二直流信号并输出至第一负载模块。

本实施例提供的微波整流方法，采用第三匹配电路、第三半导体整流器和第三输出滤波电路构成低功率整流模块。第三匹配电路通过匹配能量采集模块的第一阻抗与第三整流滤波单元的第四阻抗，将低功率的交流信号发送至第三半导体整流器，由于第三半导体整流器的开启电压低于高功率整流模块的开启电压，因此第三半导体整流器可将低功率的交流信号高效的转化为携带有第三高次谐波的第五直流信号，再通过第三输出滤波电路将第三高次谐波滤除，可得到第二直流信号。基于本发明实施例公开的微波整流方法，当微波信号的功率较低时，为保证良好的射频-直流的转化效率可通过低功率整流模块进行直流转化。

以上对本发明所提供的一种微波能量整流装置及方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备所固有的要素，或者是还包括为这些过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种微波整流装置，其特征在于，包括：能量采集模块、高功率整流模块、参考模块、自动控制模块、低功率整流模块、分别与所述高功率整流模块输出端和所述低功率整流模块输出端相连的第一负载模块和与所述参考模块输出端相连的第二负载模块；

其中，所述高功率整流模块的开启电压为第一阈值，所述参考模块的开启电压为第二阈值，所述低功率整流模块的开启电压为第三阈值，并且所述第二阈值和所述第三阈值均小于所述第一阈值；

所述能量采集模块输出端分别与所述高功率整流模块输入端和所述参考模块输入端相连；所述自动控制模块的第一输入端与所述高功率整流模块输出端相连，第二输入端与所述参考模块输出端相连，所述自动控制模块的输入端子与所述能量采集模块输出端相连，所述自动控制模块的输出端子与所述低功率整流模块输入端相连；

所述能量采集模块采集微波信号，并将所述微波信号转化为相应的交流信号；

所述高功率整流模块将所述交流信号转化为第一直流信号；

所述参考模块将所述交流信号转化为参考直流信号；

所述自动控制模块获取并比较所述第一直流信号对应的输出电压和所述参考直流信号对应的参考电压；

当所述输出电压小于所述参考电压时，所述自动控制模块控制输入端子和输出端子接通，所述低功率整流模块接收所述交流信号，将所述交流信号转化为第二直流信号并输出至所述第一负载模块；

当所述输出电压不小于所述参考电压时，所述自动控制模块控制输入端子和输出端子保持断开，所述高功率整流模块将所述第一直流信号输出至所述第一负载模块。

2.根据权利要求1所述的微波整流装置，其特征在于，所述高功率整流模块包括：第一匹配电路和第一整流滤波单元，所述第一整流滤波单元包括第一半导体整流器和第一输出滤波电路，所述第一半导体整流器的开启电压为所述第一阈值；

所述第一匹配电路输入端与所述能量采集模块输出端相连；所述第一半导体整流器输入端与所述第一匹配电路输出端相连；所述第一输出滤波电路输入端与所述第一半导体整流器输出端相连，所述第一输出滤波电路输出端与所述第一负载模块相连；

所述第一匹配电路通过匹配所述能量采集模块的第一阻抗和所述第一整流滤波单元的第二阻抗，将所述交流信号发送至所述第一半导体整流器；

所述第一半导体整流器将所述交流信号转化为携带有第一高次谐波的第三直流信号；

所述第一输出滤波电路滤除所述第三直流信号中的所述第一高次谐波，得到所述第一直流信号。

3.根据权利要求1所述的微波整流装置，其特征在于，所述参考模块包括：第二匹配电路和第二整流滤波单元，所述第二整流滤波单元包括第二半导体整流器和第二输出滤波电路，所述第二半导体整流器的开启电压为所述第二阈值；

所述第二匹配电路输入端与所述能量采集模块输出端相连；所述第二半导体整流器输入端与所述第二匹配电路输出端相连；所述第二输出滤波电路输入端与所述第二半导体整流器输出端相连，所述第二输出滤波电路输出端与所述第二负载模块相连；

所述第二匹配电路通过匹配所述能量采集模块的所述第一阻抗和所述第二整流滤波单元的第三阻抗，将所述交流信号发送至所述第二半导体整流器；

所述第二半导体整流器将所述交流信号转化为携带有第二高次谐波的第四直流信号；

所述第二输出滤波电路滤除所述第四直流信号中的所述第二高次谐波，得到所述参考直流信号。

4.根据权利要求1所述的微波整流装置，其特征在于，所述自动控制模块包括：比较器、反相器和模拟开关；

所述比较器的第一输入端与所述高功率整流模块输出端相连，第二输入端与所述参考模块输出端相连；所述反相器输入端与所述比较器输出端相连；所述模拟开关控制端子与所述反相器输出端相连，所述模拟开关的输入端子所述与所述能量采集模块输出端相连，所述模拟开关的输出端子与所述低功率整流模块输入端相连；

所述比较器获取并比较所述输出电压和所述参考电压，生成用于表征比较结果的电平信号，其中，低电平信号用于表征所述输出电压小于所述参考电压，高电平信号用于表征所述输出电压不小于所述参考电压；

所述反相器对所述电平信号进行反相处理，得到反相电平信号；

当所述反相电平信号为高电平信号时，所述模拟开关控制输入端子和输出端子接通；

当所述反相电平信号为低电平信号时，所述模拟开关控制输入端子和输出端子保持断开。

5.根据权利要求1所述的微波整流装置，其特征在于，所述低功率整流模块包括：第三匹配电路和第三整流滤波单元，所述第三整流滤波单元包括第三半导体整流器和第三输出滤波电路，所述第三半导体整流器的开启电压为所述第三阈值；

所述第三匹配电路输入端与所述自动控制模块的输出端子相连；所述第三半导体整流器输入端与所述第三匹配电路输出端相连；所述第三输出滤波电路输入端与所述第三半导体整流器输出端相连，所述第三输出滤波电路输出端与所述第一负载模块相连；

所述第三匹配电路通过匹配所述能量采集模块的所述第一阻抗和所述第三整流滤波单元的第四阻抗，接收所述交流信号，并将所述交流信号发送至所述第三半导体整流器；

所述第三半导体整流器将所述交流信号转化为携带有第三高次谐波的第五直流信号；

所述第三输出滤波电路滤除所述第五直流信号中的所述第三高次谐波，得到所述第二直流信号并输出至所述第一负载模块。

6.一种微波整流方法，其特征在于，应用于权利要求1～5任意一项所述的微波整流装置，所述微波整流装置包括能量采集模块、高功率整流模块、参考模块、自动控制模块、低功率整流模块、第一负载模块和第二负载模块，其中，所述高功率整流模块的开启电压为第一阈值，所述参考模块的开启电压为第二阈值，所述低功率整流模块的开启电压为第三阈值，并且所述第二阈值和所述第三阈值均小于所述第一阈值，所述微波整流方法包括：

所述能量采集模块采集微波信号，并将所述微波信号转化为相应的交流信号；

所述高功率整流模块将所述交流信号转化为第一直流信号；

所述参考模块将所述交流信号转化为参考直流信号；

所述自动控制模块获取并比较所述第一直流信号对应的输出电压和所述参考直流信号对应的参考电压；

当所述输出电压小于所述参考电压时，所述自动控制模块控制输入端子和输出端子接通，所述低功率整流模块接收所述交流信号，将所述交流信号转化为第二直流信号并输出至所述第一负载模块；

当所述输出电压不小于所述参考电压时，所述自动控制模块控制输入端子和输出端子保持断开，所述高功率整流模块将所述第一直流信号输出至所述第一负载模块。

7.根据权利要求6所述的微波整流方法，其特征在于，当所述高功率整流模块包括第一匹配电路和第一整流滤波单元，所述第一整流滤波单元包括第一半导体整流器和第一输出滤波电路，所述第一半导体整流器的开启电压为所述第一阈值时，所述高功率整流模块将所述交流信号转化为第一直流信号，包括：

所述第一匹配电路通过匹配所述能量采集模块的第一阻抗和所述第一整流滤波单元的第二阻抗，将所述交流信号发送至所述第一半导体整流器；

所述第一半导体整流器将所述交流信号转化为携带有第一高次谐波的第三直流信号；

所述第一输出滤波电路滤除所述第三直流信号中的所述第一高次谐波，得到所述第一直流信号。

8.根据权利要求6所述的微波整流方法，其特征在于，当所述参考模块包括第二匹配电路和第二整流滤波单元，所述第二整流滤波单元包括第二半导体整流器和第二输出滤波电路，所述第二半导体整流器的开启电压为所述第二阈值时，所述参考模块将所述交流信号转化为参考直流信号，包括：

所述第二匹配电路通过匹配所述能量采集模块的所述第一阻抗和所述第二整流滤波单元的第三阻抗，将所述交流信号发送至所述第二半导体整流器；

所述第二半导体整流器将所述交流信号转化为携带有第二高次谐波的第四直流信号；

所述第二输出滤波电路滤除所述第四直流信号中的所述第二高次谐波，得到所述参考直流信号。

9.根据权利要求6所述的微波整流方法，其特征在于，当所述自动控制模块包括比较器、反相器和模拟开关时，所述自动控制模块获取并比较所述第一直流信号对应的输出电压和所述参考直流信号对应的参考电压，包括：

所述比较器获取并比较所述输出电压和所述参考电压，生成用于表征比较结果的电平信号，其中，低电平信号用于表征所述输出电压小于所述参考电压，高电平信号用于表征所述输出电压不小于所述参考电压；

所述反相器对所述电平信号进行反相处理，得到反相电平信号；

相应的，所述当所述输出电压小于所述参考电压时，所述自动控制模块控制输入端子和输出端子接通，包括：

当所述反相电平信号为高电平信号时，所述模拟开关控制输入端子和输出端子接通；

相应的，所述当所述输出电压不小于所述参考电压时，所述自动控制模块控制输入端子和输出端子保持断开，包括：

当所述反相电平信号为低电平信号时，所述模拟开关控制输入端子和输出端子保持断开。

10.根据权利要求6所述的微波整流方法，其特征在于，当所述低功率整流模块包括第三匹配电路和第三整流滤波单元，所述第三整流滤波单元包括第三半导体整流器和第三输出滤波电路，所述第三半导体整流器的开启电压为所述第三阈值时，所述低功率整流模块接收所述交流信号，将所述交流信号转化为第二直流信号并输出至所述第一负载模块，包括：

所述第三匹配电路通过匹配所述能量采集模块的所述第一阻抗和所述第三整流滤波单元的第四阻抗，接收所述交流信号，并将所述交流信号发送至所述第三半导体整流器；

所述第三半导体整流器将所述交流信号转化为携带有第三高次谐波的第五直流信号；

所述第三输出滤波电路滤除所述第五直流信号中的所述第三高次谐波，得到所述第二直流信号并输出至所述第一负载模块。