CN109786986A - 一种多层微带整流天线 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多层微带整流天线，包括从上到下依次连接的超薄膜层、第一介质板、第二介质板、第三介质板、金属板和导热硅胶层；位于第一介质板、第二介质板和第三介质板的几何中心位置处开设一过孔；第一介质板的上表面贴设呈环形状的辐射贴片，第一介质板的下表面靠近过孔处设置有与辐射贴片耦合的馈线，馈线上嵌入紧凑型微带谐振单元；馈线依次与输入滤波器和匹配电路电性连接；匹配电路分别与两个整流二极管电连接；第三介质板的上表面设置与整流二极管电连接的输出滤波器，第三介质板的下表面设置与输出滤波器电连接的负载；第二介质板为第一介质板和第三介质板上的电路的公共地；金属板下表面与导热硅胶层接触部位设置若干波纹齿。

Description

一种多层微带整流天线

技术领域

本发明属于无线传输的技术领域，具体涉及一种多层微带整流天线。

背景技术

近年来，随着微波无线能量传输技术的发展，整流天线也得到越来越多的关注。作为整流天线的一个关键部分，整流电路也越来越多的应用于航空航天***，如微波远程供能的直升机，太阳能电站以及空间能量传输等。在实际的微波无线能量传输***中，整流天线都是以阵列的形式存在，通常由大量独立的整流电路构成，而这些整流电路只能放置在有限的可利用面积内。

而现有的微带整流天线具有效率低和转换效率低的问题。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术中的上述不足，提供一种多层微带整流天线，以解决现有微带整流天线具有效率低和转换效率低的问题。

为达到上述目的，本发明采取的技术方案是：

一种多层微带整流天线，其包括从上到下依次连接的超薄膜层、第一介质板、第二介质板、第三介质板、金属板和导热硅胶层；位于第一介质板、第二介质板和第三介质板的几何中心位置处开设一过孔；

第一介质板的上表面贴设呈环形状的辐射贴片，第一介质板的下表面靠近过孔处设置有与辐射贴片耦合的馈线，馈线上嵌入紧凑型微带谐振单元；馈线依次与输入滤波器和匹配电路电性连接；匹配电路分别与两个整流二极管电连接；

第三介质板的上表面设置与整流二极管电连接的输出滤波器，第三介质板的下表面设置与输出滤波器电连接的负载；

第二介质板为第一介质板和第三介质板上的电路的公共地；

金属板下表面与导热硅胶层接触部位设置若干波纹齿。

优选地，超薄膜层为石墨锡，其厚度为0.4μm-0.8μm。

优选地，辐射贴片为环形状，其外圆半径和内圆半径分别为15mm和12mm。

优选地，匹配电路为微带枝节匹配结构。

优选地，金属板为铜板，其介电常数为3.5，厚度为0.6mm-0.7mm。

优选地，过孔的直径为0.45mm-0.60mm。

优选地，导热硅胶层的厚度为0.4mm-0.5mm。

本发明提供的多层微带整流天线，具有以下有益效果：

本发明将输入滤波器、匹配电路和整流二极管设置于第一介质板上的上下两个表面上，可有效地滤除二次、三次等高次谐波，提高天线效率。并将输出滤波器和负载设置于第三介质板的上下两个表面，并将第二介质板作为公共地，相对于传统单层微带型整流天线，本发明微波到直流转换效率达到73％以上。

除此，在第三介质板的下方设置金属板，可加强天线抑制高次谐波的能力，同时反射未被超薄膜层吸收的微波；导热硅胶层配合若干波纹齿，可有效吸收电子产品中的电子，避免其干扰电子产品。

附图说明

图1为多层微带整流天线的结构图。

图2为多层微带整流天线第一介质板上表面结构图。

图3为多层微带整流天线第一介质板下表面结构图。

图4为多层微带整流天线第三介质板上表面结构图。

图5为多层微带整流天线第三介质板下表面结构图。

图6为多层微带整流天线金属板结构图。

图7为多层微带整流天线直流转换效率测试图。

其中，1、超薄膜层；2、第一介质板；3、第二介质板；4、第三介质板；5、金属板；6、导热硅胶层；7、过孔；21、辐射贴片；22、紧凑型微带谐振单元；23、馈线；24、输入滤波器；25、匹配电路；26、整流二极管；41、输出滤波器；42、负载；51、波纹齿。

具体实施方式

下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。

根据本申请的一个实施例，参考图1，本方案的多层微带整流天线，包括从上到下依次连接的超薄膜层1、第一介质板2、第二介质板3、第三介质板4、金属板5和导热硅胶层6。位于第一介质板2、第二介质板3和第三介质板4的几何中心位置处开设一过孔7，通过过孔7实现第一介质板2、第二介质板3和第三介质板4上的电路之间的连接。

其中，超薄膜层1为石墨锡，其厚度为0.4μm-0.8μm，优选为0.6μm，用于实现不同的相位效果与吸收电磁波的效率。

第一介质板2、第二介质板3和第三介质板4的材质可以为玻璃纤维、树脂、陶瓷粉，根据实际需求而定，此处不做限定。

参考图2和图3，第一介质板2的上表面贴设呈环形状的辐射贴片21，第一介质板2的下表面靠近过孔7处设置有与辐射贴片21耦合的馈线23，馈线23上嵌入紧凑型微带谐振单元22；馈线23依次与输入滤波器24和匹配电路25电性连接；匹配电路25分别与两个整流二极管26电连接。如此的分层设计结构，可有效利用介质板的体积，避免或减少谐波影响，增加天线转换效率。

辐射贴片21为环形状，其外圆半径和内圆半径分别为15mm和12mm，辐射贴片21与过孔7之间形成圆环状的间隙，具有抑制谐波的功能；除此，馈线23与辐射贴片21进行耦合，馈线23上嵌入紧凑型微带谐振单元22，可抑制二次谐波和三次谐波。

参考图4和图5，第三介质板4的上表面设置与整流二极管26电连接的输出滤波器41，第三介质板4的下表面设置与输出滤波器41电连接的负载42，将负载42和输出滤波器41分隔设置，如此的分层设计结构，可有效利用介质板的体积，同时避免或减少谐波影响。

第二介质板3为第一介质板2和第三介质板4上的电路的公共地，过孔7的直径为0.45mm-0.60mm，过孔7作为第一介质板2和第二介质板3的传输线通道，同时过孔7还具有抑制谐波作用。本发明的三层介质板，可有效利用介质板的空间体积，减少体积的浪费，且每个介质板都具有抑制谐波的功能，其抑制谐波的能力大大增强，进而增大天线的转换效率。

参考图7，本发明的输出直流电压随输入微波功率及负载42电阻的变化曲线如图所示。当负载42在一定的范围内增加时，直流电压会随之增加；当输入功率增加时，直流电压曲线变得更陡峭，实测多层整流电路最高转换效率为73％，其对应的输入功率为19dBm，负载42电阻为350Ω。

参考图6，金属板5下表面与导热硅胶层6接触部位设置若干波纹齿51，金属板5为铜板，其介电常数为3.5，厚度为0.6mm-0.7mm，导热硅胶层6的厚度为0.4mm-0.5mm。

在第三介质板4的下方设置金属板5，可加强天线抑制高次谐波的能力，同时反射未被超薄膜层1吸收的微波；导热硅胶层6与若干波纹齿51之间形成间隙，可有效吸收电子产品中的电子，避免其干扰电子产品，且具有一定的一致谐波作用。

本发明将输入滤波器24、匹配电路25和整流二极管26设置于第一介质板2上的上下两个表面上，可有效地滤除二次、三次等高次谐波，提高天线效率。并将输出滤波器41和负载42设置于第三介质板4的上下两个表面，并将第二介质板3作为公共地，相对于传统单层微带型整流天线，本发明微波到直流转换效率达到73％以上，能够有效地解决现有微带整流天线具有效率低和转换效率低的问题。

虽然结合附图对发明的具体实施方式进行了详细地描述，但不应理解为对本专利的保护范围的限定。在权利要求书所描述的范围内，本领域技术人员不经创造性劳动即可做出的各种修改和变形仍属本专利的保护范围。

Claims (7)

1.一种多层微带整流天线，其特征在于：包括从上到下依次连接的超薄膜层、第一介质板、第二介质板、第三介质板、金属板和导热硅胶层；位于所述第一介质板、第二介质板和第三介质板的几何中心位置处开设一过孔；

所述第一介质板的上表面贴设呈环形状的辐射贴片，第一介质板的下表面靠近过孔处设置有与辐射贴片耦合的馈线，馈线上嵌入紧凑型微带谐振单元；所述馈线依次与输入滤波器和匹配电路电性连接；所述匹配电路分别与两个整流二极管电连接；

所述第三介质板的上表面设置与整流二极管电连接的输出滤波器，第三介质板的下表面设置与输出滤波器电连接的负载；

所述第二介质板为第一介质板和第三介质板上的电路的公共地；

所述金属板下表面与导热硅胶层接触部位设置若干波纹齿。

2.根据权利要求1所述的多层微带整流天线，其特征在于：所述超薄膜层为石墨锡，其厚度为0.4μm-0.8μm。

3.根据权利要求1所述的多层微带整流天线，其特征在于：所述辐射贴片为环形状，其外圆半径和内圆半径分别为15mm和12mm。

4.根据权利要求1所述的多层微带整流天线，其特征在于：所述匹配电路为微带枝节匹配结构。

5.根据权利要求1所述的多层微带整流天线，其特征在于：所述金属板为铜板，其介电常数为3.5，厚度为0.6mm-0.7mm。

6.根据权利要求1所述的多层微带整流天线，其特征在于：所述过孔的直径为0.45mm-0.60mm。

7.根据权利要求1所述的多层微带整流天线，其特征在于：所述导热硅胶层的厚度为0.4mm-0.5mm。