[发明专利]一种基于短路针结构的双极化整流天线

说明书

本发明公开了一种基于短路针结构的双极化整流天线，包括接收天线和整流电路，接收天线的输出端与整流电路的输入端电连接，所述接收天线为微带天线，包括辐射贴片、基板、地平面和同轴馈电导体针，所述辐射贴片设在基板上方，地平面设置在基板的底面，同轴馈电导体针的一端与辐射贴片连接，同轴馈电导体针的另一端穿过基板后与地平面连接，辐射贴片的边缘放置有金属的短路针，所述短路针的一端与辐射贴片连接，所述短路针的另一端穿过基板后与地平面连接。本发明在低输入功率情况下，可以保持射频接收天线的高增益、整流器的高输出电压以及接收射频能量的多方向。

技术领域

本发明涉及，特别地，涉及一种基于短路针结构的双极化整流天线。

背景技术

微波无线能量传输(MPT:Microwave Power Transmission)在自由度、空间自由度、架设物理成本等方面有明显的优势。MPT系统的关键部分是能量接收系统，其包含了射频接收天线(Receiving Antenna)与射频整流电路(Rectifying Circuit)两个部分，故又称整流天线(Rectenna)。整流天线的能量接收效率(Power Conversion Efficiency，PCE)直接影响到整个能量传输系统的工作性能，是整流天线的重要指标。传统的射频接收天线具有增益低、带宽窄、辐射效率低等缺陷，使得其在诸多的应用场合中受到限制。尤其在某些通信系统的接收端，天线被要求在更窄的方向内具更高的有效接收能量，传统天线在这个场合受到一定的限制。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种在低输入功率情况下，保持射频接收天线的高增益、整流器的高输出电压以及接收射频能量的方向性的基于短路针结构的双极化整流天线。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种基于短路针结构的双极化整流天线，包括接收天线和整流电路，接收天线的输出端与整流电路的输入端电连接，所述接收天线为微带天线，包括辐射贴片、基板、地平面和同轴馈电导体针，所述辐射贴片设在基板上方，地平面设置在基板的底面，同轴馈电导体针的一端与辐射贴片连接，同轴馈电导体针的另一端穿过基板后与地平面连接，辐射贴片的边缘放置有金属的短路针，所述短路针的一端与辐射贴片连接，所述短路针的另一端穿过基板后与地平面连接。

优选地，所述整流电路采用二倍压结构，使输出电压增大为二倍。

优选地，所述二倍压结构包括阻抗匹配、隔直电容、二极管、直通滤波器和负载电阻。倍压整流结构需要加入隔直电容以及多个肖特基二极管。在一般的双管倍压电路中，隔直电容可以起到存储电荷的作用，使得输出电压实现二倍压。在合并两个整流器支路实现双极化整流器时，由于双极化整流器的两个输入端口通过辐射贴片电气连接，因此隔直电容还能提供隔直功能，使得负载两端可以输出直流电压。直通滤波器简单高效，方便消除干扰，负载电阻保护负载正常运行。

优选地，所述短路针均匀的分布在贴片边缘，更好的改变天线的电流分布，使其辐射的能量更集中、方向性更好、交叉极化更低、增益增强。

优选地，所述接收天线与整流电路的连接结构为双层结构，两层板平行放置，上层基板的上侧蚀刻了引入短路针的圆形微带贴片，下侧蚀刻了地平面，下层基板的上侧为地平面，下侧为应用于双极化整流天线的整流电路，两根导体探针分别穿过上层基板介质，地平面以及下层基板介质，连接接收天线的输出端与整流电路的输入端。

本发明的有益效果：

由上述方案可知，通过引入所述的均匀放置在贴片边缘的一组短路针，可以改变天线的电流分布，使其辐射的能量更集中、方向性更好、交叉极化更低、增益增强。其次，所述的均匀放置在贴片边缘的一组短路针，通过引入额外的电感，使得天线在高于原谐振频率的位置达到阻抗匹配，可以根据加入短路针后的谐振频率与原谐振频率的比例将微带天线的贴片和底面放大，可以得到具有相同结构的、尺寸较大、而增益也较大增强的基于短路针的增益增强贴片天线，而且双极化的天线还可以接收更多方向的能量。