[发明专利]一种基于协同网络的整流电路及设计方法

权利要求书

1.一种基于协同网络的整流电路，其特征在于，包括高功率整流电路(101)，低功率整流电路(102)以及信号导向网络(103)，所述的高功率整流电路(101)与低功率整流电路(102)通过信号导向网络(103)连接；

所述的高功率整流电路(101)包括电容C1、第一匹配网络、高导通电压肖基特二极管D1以及第一负载电阻R_Load2，所述的电容C1的一端作为输入端与射频源相连接，另一端与第一匹配网络的输入端相连接，所述第一匹配网络的输出端与高导通电压肖基特二极管D1的阳极相连接，所述高导通电压肖基特二极管D1的阴极与信号导向网络(103)的第一端口相连接，所述信号导向网络(103)的第二端口与第一电阻R_Load2的一端相连接，第一电阻R_Load2的另一端接地；

所述的低功率整流电路(102)包括电容C2、第二匹配网络、低导通电压肖基特二极管D2、谐波滤波器以及第二负载电阻R_Load1,所述的电容C2的一端作为输入端与信号导向网络(103)的第三端口相连接，另一端与第二匹配网络的输入端相连接，所述的第二匹配网络的输出端与低导通电压肖基特二极管D2的阳极相连接，低导通电压肖基特二极管D2的阴极与谐波滤波器的输入端相连接，谐波滤波器的输出端与第二负载电阻R_Load1的一端相连接，所述的第二负载电阻R_Load1的另一端接地；

所述的信号导向网络(103)包括由T型阻抗匹配网络(202)和带有扇形开路支节的谐波滤波结构(203)构成三端口网络(201)，T型阻抗匹配网络分别(202)连接高导通电压肖基特二极管D1的阴极、低功率整流电路(102)的电容C2和带有扇形开路支节的谐波滤波结构(203)的输入端相连接，带有扇形开路支节的谐波滤波结构(203)的输出端与第一负载阻抗R_Load2相连接；

所述的基于协同网络的整流电路主要工作原理为：通过在不同输入功率下导通电压不一样的二极管的开启状态不同，实现了在低功率输入状态下只有低导通电压肖基特二极管D2工作，高功率输入状态下低导通电压肖基特二极管D2和高导通电压肖基特二极管D1一起工作的机制，并且通过由T型阻抗匹配网络(202)和带有扇形开路支节的谐波滤波结构(203)组成的信号导向网络(103)，给高功率整流电路(101)提供直流回路，并且能够在输入功率较低并且高导通电压肖基特二极管D1未工作时将输入的高频信号导向低功率整流电路(102)中进行整流，低功率范围和高功率范围的效率分别由低导通电压肖基特二极管D2和高导通电压肖基特二极管D1分别控制，电路根据输入功率的大小自动选择工作的模式，不需要额外的控制电路。

2.根据权利要求1所述的一种基于协同网络的整流电路，其特征在于，所述的T型阻抗匹配网络(202)由三段微带传输线构成，所述三段微带传输线的阻抗与电长度的确定通过先得到在不同输入功率下端口的输入阻抗后计算得到。

3.根据权利要求1所述的一种基于协同网络的整流电路，其特征在于，所述的高导通电压肖基特二极管D1采用HSMS 2820。

4.根据权利要求1所述的一种基于协同网络的整流电路，其特征在于，所述的低导通电压肖基特二极管D2采用HSMS 286b。

5.根据权利要求1所述的一种基于协同网络的整流电路，其特征在于，所述电路结构均采用微带工艺固定在介质基板上，其中，介质基板采取厚度为0.813mm的Rogers 4003C材料，其介电常数为3.38。

6.一种基于协同网络的整流电路的设计方法，所述的方法基于上述权利要求1所述的一种基于协同网络的整流电路，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1：确定整个整流电路的工作频率以及输入功率的范围；

步骤S2：根据工作频率以及输入功率的范围确定高导通电压肖基特二极管D1和低导通电压肖基特二极管D2的信号，使得两个二极管的输入功率范围能够组合起来覆盖所需的整体功率范围；

步骤S3：对高导通电压肖基特二极管D1和低导通电压肖基特二极管D2设计不同的输入匹配网络和滤波结构；

步骤S4：设计能够对低功率整流电路和高功率整流电路实现较好阻抗的信号导向网络；

步骤S5：微调电路的部分参数得到更好的阻抗匹配和宽输入功率范围；

具体实现原理为：通过在不同输入功率下导通电压不一样的二极管的开启状态不同，实现了在低功率输入状态下只有低导通电压肖基特二极管D2工作，高功率输入状态下低导通电压肖基特二极管D2和高导通电压肖基特二极管D1一起工作的机制，并且通过由T型阻抗匹配网络(202)和带有扇形开路支节的谐波滤波结构(203)组成的信号导向网络(103)，给高功率整流电路(101)提供直流回路，并且能够在输入功率较低并且高导通电压肖基特二极管D1未工作时将输入的高频信号导向低功率整流电路(102)中进行整流，低功率范围和高功率范围的效率分别由低导通电压肖基特二极管D2和高导通电压肖基特二极管D1分别控制，电路根据输入功率的大小自动选择工作的模式，不需要额外的控制电路。