[发明专利]一种基于协同网络的整流电路及设计方法

说明书

本发明涉及一种基于协同网络的整流电路及设计方法，所述的整流电路包括高功率整流电路，低功率整流电路以及信号导向网络，所述的高功率整流电路与低功率整流电路通过信号导向网络连接，该整流电路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的二极管工作，高功率输入状态下低导通二极管和高导通二极管一起工作的机制，并且通过由T型阻抗匹配网络和扇形开路支节组成的信号导向网络，使得工作在不同输入功率下的二极管能够协同工作起来，该整流电路具有结构简单、设计简单和可重复性的特点。

技术领域

本发明涉及整流电路领域，更具体的，涉及一种基于协同网络的整流电路及设计方法。

背景技术

当代的能量传输的方式多用电缆进行传播，但是这种输送方式在空间不足、环境恶劣和地形复杂不方便布线的情况下，使用电缆会有很大的挑战。随着物联网设备的并发式增长，原有的能量传输方式已经不能满足相应的需求，采取无线能量传输的方式能够很好地解决这个问题。然而在无线能量传输系统中，整流电路的设计对整个系统的效率有很大的影响；原因在于二极管的非线性作用和接收天线在不同位置接收到的能量会有很大的变化，现阶段的多数整流电路只能够在某一输入功率下才有较好的整流效率，但是这是不符合现实工程的需要的，因此一种具有宽输入功率范围的高效整流电路变得尤为重要。

整流电路是一种能够将特定频率的电磁波信号转换成直流能量的器件，整流电路的效率主要受到输入功率的大小、二极管的非线性作用和负载阻抗的影响，该器件是无线传输系统中的重要组件，一个能够在宽输入功率条件下实现高效整流的整流电路对于整个无线能量传输系统的设计有很大的影响。

为了解决整流电路输入功率范围较窄的问题，先前的研究人员提出了以下几种方法：采取阻抗压缩网络来实现压缩不同输入功率下二极管非线性阻抗变化范围、采取外置控制电路结构来检测输入功率并转换整流电路支路的方法、使用不等功分的并行双路结构和基于分支线耦合器的整流电路。但是以往的宽输入功率范围存在着输入功率范围不够宽和外置控制电路的使用增加复杂度和额外功率开销的问题，不能够适应无线能量传输发展的趋势。

发明内容

为了解决现有技术中整流电路输入功率范围较窄的问题，本发明提供了一种基于协同网络的整流电路及设计方法。

为实现以上发明目的，采用的技术方案是：

一种基于协同网络的整流电路，包括高功率整流电路，低功率整流电路以及信号导向网络，所述的高功率整流电路与低功率整流电路通过信号导向网络连接。

优选的，所述的高功率整流电路包括电容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的第一端口相连接，所述信号导向网络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。

优选的，所述的低功率整流电路包括电容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。