[发明专利]基于局域谐振的低功率微波整流电路

说明书

本发明公开一种基于局域谐振的低功率微波整流电路，包括上层的金属微带电路、中间层的介质基板、下层的接地金属层；金属微带电路包括局域谐振网络、直通滤波电路、微带阻抗变换网络，微带阻抗变换网络通过微带传输线和天线输出端相连；局域谐振网络包括整流二极管、电感、电容，局域谐振网络与微带阻抗变换网络的输出端相连；直通滤波电路包括微带传输线和电容，直通滤波电路的输出端与直流负载相连。本发明具有结构简单、体积小、造价低的优点，适用于低功率输入场合，整流效率高。

技术领域

本发明属于电子技术领域，更进一步涉及能量转换技术领域中的一种基于局域谐振的低功率微波整流电路。本发明可用于将天线接收的微波信号的交流电压转换为直流电压。

背景技术

随着人们对新能源的需求以及无线技术的迅速发展，微波输能的应用领域日益广泛。利用环境中的微波能量给低功率电子设备供电的想法已经获得了大量的普及。因此对于微波的能量收集技术成为了现阶段研究的热点问题。其中，整流电路是微波能量收集系统中的关键部分，能将收集到的微波交流电压信号转换为直流信号，给射频识别系统，生物医学设备等电子设备供能，从而取代传统的电池供电，极大的提升了工作效率。但是环境中的微波能量密度一般较低，因此需要整流电路能够工作在较低功率的情况下。整流电路一般包括输入滤波器，阻抗匹配网络，整流二极管，输出直通滤波器和直流负载。整流二极管是影响整流电路效率的关键部分，常用的整流二极管为肖特基二极管，这种二极管适用于中、小功率整流。将整流电路与前端接收天线连接，便可实现微波能量的收集利用。

四川大学在其申请的专利文献“一种新型的微波互调整流电路”(申请号201110215427.X，申请日2011.07.29，公布号CN 102255527B,公布日2013.03.13)中提出了微波互调整流电路。该整流电路的微带整流电路印刷在单层双面印刷电路板上，在经过二极管整流微带电路部分后，其输出端分为两个支路，一路经低通滤波电路输出至直流负载，另一路经带通滤波电路进入回收整流支路，最后输出至直流负载，解决了因互调等因素引起的低频能量损失的问题，但是，该方法仍然存在的不足之处是，1)该微波互调整流电路为了回收由二极管引起的互调差频分量，增加一个带通滤波器和回收整流支路，引入了多个电容、电感等集总元件，增加了电路的复杂程度，2)该微波互调整流电路有两个整流部分，有多个肖特基二极管，其为非线性元件，易受频率和输入功率的影响，不利于实现源端输入阻抗与阻抗变换网络输出端所接电路的输入阻抗相匹配。

中国科学院长春光学精密机械与物理研究所在其申请的专利文献“一种低剖面小型微波输能整流器”(申请号201711335594.1，申请日2017.12.14，公布号CN 107947392 A,公布日2018.04.20)中提出了一种低剖面小型微波输能整流器。该整流器有多个整流组件呈阵列式拼接而成，每个整流组件包括由前至后依次设置的频率选择表面层、金属地板层和整流电路层；该发明相比于传统的整流器，体积较小，但是，该方法仍然存在的不足之处是，该整流器有多个整流组件呈阵列式拼接，整体结构复杂，设计成本较高，效率不高。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提出一种基于局域谐振的低功率微波整流电路。将天线接收的微波信号的交流电压转换为直流电压，用于给直流负载供电。

实现本发明的目的的思路是，通过提升整流二极管输出端的输出阻抗以提高电路的整流效率，同时为了抵消整流二极管内部的结电容对整个电路的影响，故提出一种基于局域谐振的的整流电路，通过一个电感与整流二极管内部结电容形成并联谐振，增加了整流二极管输出端的输出阻抗，有效的降低了整流二极管内部结电容对整个电路的影响，提升了电路的整流效率。