[发明专利]一种频率可重构的双通道通信整流天线

说明书

本发明属于微波输能领域，涉及通信整流天线，具体为一种频率可重构的双通道通信整流天线。该天线包括双端口频率可重构偶极子天线和整流电路；天线由基板、正面结构和背面结构构成；背面结构包括第三金属臂、宽带巴伦结构及地板；正面结构包括第一、第二金属臂及馈电网络，馈电网络由馈电枝节、可重构枝节及偏置电路构成，其中馈电枝节连接端口1、可重构枝节连接端口2，馈电枝节上设置第一隔直电容，可重构枝节上设置可调器件；整流电路连接于双端口频率可重构偶极子天线任一端口。本发明采用可重构技术设计通信整流天线，在结构中设置可调器件，通过调节可调器件的状态，实现通信整流天线在同一频段下或不同频段下的双通道通信和输能功能。

技术领域

本发明属于微波输能领域，涉及通信整流天线，具体为一种频率可重构的双通道通信整流天线。

背景技术

微波输能技术，即电能不通过输电线传输，而是利用微波进行无线传输的技术。现代人的日常生活和工作，越来越离不开无线通信，人们希望能够随时随地进行通信，但无线设备的正常使用离不开持续的电能供应。大量便携式的无线电子设备，给人们的生活和工作带来了极大的方便，但是持续的电力供应在某些情形下也无法得到满足。比如，植入式医疗设备能够给患者带来极大的方便，这些医疗设备需要与外界进行信息交换，需要有通信功能，同时它们所携带的电池也需要补充能量。如果能够将设备的通信功能和能量供应功能用一种器件来实现，将能够大大减小器件的尺寸和重量，给人们的生活和工作带来极大的方便。

天线是进行无线通信和进行微波无线能量传输必不可少的器件；将天线和整流电路结合在一起，就构成整流天线，它能够接收电磁波并将其转换成直流电，因此是微波输能系统的重要器件。若系统中分别设计独立的整流天线和通信天线，则会增加整个系统的体积和复杂性，增加系统成本；并且，无线设备尺寸有限，整流天线和通信天线的距离很近，将会产生强烈的互耦，从而影响系统性能。因此，有必要将通信天线和整流天线作为一个整体来进行研究；若将二者融为一体，研究同时具有通信和整流功能的天线，将成为整流天线新的发展方向。

目前通信整流天线的研究还处于起步阶段，仅有少量公开报道的研究成果。目前公开报道的通信整流天线可分为两种，一种是单端口天线，另一种是双端口天线。单端口天线通常只能作为一种天线使用，即或者作为通信天线，或者作为整流天线。双端口天线有两个端口，一个端口作为通信天线端口，另一个端口作为整流天线端口。

单端口通信整流天线，如文献：“A New Circularly Polarized Rectenna forWireless Power Transmission and Data Communication.”(M.Ali,G.Yang,andR.Dougal,IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters,vol.4,pp.205-208,2005.)中公开一种用于通信系统中的圆极化整流天线，如图1所示；此整流天线的接收天线为单端口圆极化接收天线，如图1(b)；接收天线通过两个交叉的矩形槽实现宽带圆极化性能，此宽带圆极化接收天线后面可接有一普通的整流电路，完成了射频能量到直流能量的转换，此整流天线可作为通信系统中的WLAN天线，工作频段为5.15GHz-5.35GHz，也可作为5.5GHz的整流天线，当入射功率密度为2.55mW/cm2，整流天线最大的整流效率为57.3％；但此通信整流天线只有一个输出端口，即一个通道，使其只能在一种模式工作，即，或者工作于通信模式，或者工作于整流模式，且两种模式的工作频率也不相同。