[发明专利]一种宽带微波输能整流组件

说明书

技术领域

本发明涉及微波输能领域，具体涉及一种可以接收和转换微波能量的组件，用于将微波能量转化为直流电，实现远距离空间无线能量传输。

背景技术

无线电能传输，即电能不通过输电线进行能量传输的技术，能够使人们摆脱电线的约束。无线充电传输方式一般可分为电磁感应式、磁场共振式、电波辐射式三种。其中，电波辐射式又称为微波输能(MPT)，即电能转换成微波以辐射传输供电，适合远距离传输。1899年，“特斯拉线圈”的问世，为MPT的发展埋下了种子。近代MPT实验完成于1964年，在2.45GHz下用微波驱动直升机，极大地促进了世界各国对MPT技术的研究。1968年，美国开始了空间太阳能发电卫星(SSPS)计划。MPT在无线电能传输中起到了举足轻重的作用，具有巨大的发展前景，广泛应用于电子、医疗、军事等许多领域，受到国内外越来越多的关注。MPT有下面三个过程：1)微波的产生；2)微波的发射和传播；3)微波的接收和转换。在整个MPT系统中，主要装置是接收整流天线及整流电路，它能够完成MPT的第三个过程，即接收微波并将其转换成直流电。

接收整流天线是MPT系统的关键技术，整流天线与用电设备集成或附着于用电设备。为了适应电子设备小型化和便携式的需求，需要整流天线体积小、重量轻，而印刷偶极子天线采用平面印刷工艺，满足小型化，质量轻的要求。但是现有整流天线及电路安装方式固定，多集成在同一介质板上，不易灵活组阵接收大功率能量。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种分离式整流组件，接收天线与整流电路分离设计，中间使用低损耗射频电缆连接，使用灵活易于组阵。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：包括接收天线、射频电缆和整流电路。

所述的接收天线和整流电路用覆盖金属铜薄膜的形式制作在不同的介质基片上，使用射频电缆进行连接；所述的接收天线采用印刷对称偶极子的形式，阵子臂采用椭圆渐变结构，阵子两臂分别采用覆盖金属铜薄膜的形式印刷在介质板的两侧，印制板和接收天线阵面垂直；所述的整流电路包括阻抗匹配枝节、整流二极管和低通滤波器，阻抗匹配枝节实现接收天线与整流二极管之间的匹配，微波能量经整流二极管后产生的直流电经低通滤波器后反射高次谐波，输出无高次谐波干扰的直流电压。

所述的接收天线中心工作频率为2.45GHz，介质板厚度为1.4mm，介电常数为2.4。

所述接收天线介质板两侧的矩形金属层使得接收天线焊接在天线阵面上。

所述的射频电缆在同轴线缆的两端分别连接SMA头。

所述整流电路的介质板介电常数3.0，厚度为0.8mm，介质板的两面覆盖金属铜薄膜，一面为阻抗匹配枝节、整流二极管和低通滤波器，另一面为接地面，整流电路工作频率为2.45GHz。

本发明的有益效果是：

第一、体积小、结构简单、易于加工。

第二、接收天线和整流电路采用分离式设计，之间采用射频电缆连接，使用灵活，相比整流阵列制作在同一介质基片上，更易组阵。

第三、接收天线采用宽带偶极子形式，由于阵子臂采用椭圆渐变结构使得天线获得了较宽的带宽，可提高能量传输的效率。

第四、整流电路所有组成部分均在介质板一侧，且结构简单仅包含一个阻抗匹配枝节、一个整流二极管及一个低通滤波器，易于制版加工。

附图说明

图1是整流天线结构示意图；

图2是整流电路结构示意图；

图3是视频电缆结构示意图；

图4是整流组件整体结构示意图；

图5是接收整流天线驻波曲线图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明，本发明包括但不仅限于下述实施例。

本发明通过对接收天线、整流电路进行分离式设计，用覆盖金属铜薄膜的形式制作在不同的介质基片上，二者使用射频电缆进行连接，保证了接收天线可以密集组阵，减小了整流电路的安装对接收天线阵的影响，同时针对接口参数进行阻抗匹配优化设计，在使用灵活的同时具有较高的整流效率。

本发明由接收天线、射频电缆、整流电路组成。

接收天线设计成对称偶极子的形式，印制板和天线阵面垂直，与平面印刷微带天线相比可以密集排布，与天线阵表面功率密度相适应，充分利用天线阵表面接收到的能量。

射频电缆采用低损耗同轴线缆，两个接头均为SMA连接器。