[发明专利]一种正六边形结构的2.45GHz微带整流天线

说明书

本发明涉及一种正六边形结构的2.45GHz微带整流天线，属于无线能量传输领域。该天线包括正六边形微带天线、SMA母头、SMA公头、输入低通滤波器、匹配电路、整流二极管Ⅰ、整流二极管Ⅱ、扇形直通滤波器和负载；所述接收天线和输入低通滤波器的输入端通过SMA头连接，输入低通滤波器的输出端和匹配电路的输入端连接，匹配电路和整流二极管Ⅱ的输出端与整流二极管Ⅰ的输入端连接，整流二极管Ⅰ的输出端和扇形直通滤波器的输入端进行连接，整流二极管Ⅱ的输入端接地，扇形直通滤波器的输出端和负载连接。本发明所述整流天线既能提高整流效果，也能降低制造成本。

技术领域

本发明属于无线能量传输领域，涉及一种2.45GHz微带整流天线。

背景技术

近年来，微波无线输电是各行业的研究热点，利用整流天线进行无线能量传输(WPT)和无线能量采集(WEH)正在成为一种新兴的技术。整流天线具有高效性，高增益的特点。然而，由于系统的非线性，性能优良(如转换效率高、非线性效应降低)的2.45GHz整流天线的优化设计仍然具有挑战性。

传统的整流天线的结构(如附图1所示)，主要由接收天线，输入低通滤波器(LPF)，匹配电路，整流二极管，四分之一波长微带线和并联电容构成的直通滤波器以及负载所构成。例如915MHz/2.45GHz的整流天线，常见的整流天线具有如下缺点：(1)用于这种配置的电路组件的数量通常非常大，并且设计的结构相当复杂。(2)由于制造工艺和结构的复杂性，使得整流天线成本很高。又如F类整流天线，常见结构具有的缺点有：(1)由于级联电路元件数量较多，导致整个匹配网络的损耗相当高。因此，用这种方法很难实现覆盖不同频段的高效率整流天线。(2)整流产生的高阶谐波信号无法有效抑制，可能会降低整流天线的转换效率。

综上所述，传统的整流天线，输入低通滤波器(LPF)部分主要具有带内损耗较大，存在寄生通带以及阻带比较窄等缺点；二极管部分主要采用的是单管串联模式，其整流效率不高；直通滤波器部分主要采用的是四分之一波长微带线加一个电容所构成的直通滤波器，主要有产生寄生效应和高频电容价格相对昂贵的缺点。

基于现有微带整流天线的缺陷，目前亟需一种成本低且传输效果好的整流天线。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种正六边形结构的2.45GHz微带整流天线，用于降低制作成本，同时提升传输效果。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种正六边形结构的2.45GHz微带整流天线，包括接收天线(1)、SMA母头(2)、SMA公头(3)和整流电路(4)；所述整流电路(4)包括输入低通滤波器(LPF)、匹配电路、整流二极管Ⅰ、整流二极管Ⅱ、扇形直通滤波器和负载；

所述接收天线(1)和输入低通滤波器(LPF)的输入端通过SMA头连接，输入低通滤波器(LPF)的输出端和匹配电路的输入端连接，匹配电路和整流二极管Ⅱ的输出端与整流二极管Ⅰ的输入端连接，整流二极管Ⅰ的输出端和扇形直通滤波器的输入端进行连接，整流二极管Ⅱ的输入端接地，扇形直通滤波器的输出端和负载连接；

所述接收天线(1)：用于收集空间中的微波，并将其转换为导行波的形式在传输线上进行传播；

所述输入低通滤波器(LPF)：用于滤除高频杂波并传输至整流二极管；

所述匹配电路：一方面是对接收天线和低通输入滤波器的阻抗进行匹配；另一方面是对整流二极管进行匹配；减少驻波，使信号在传输中损耗减少，且有助于提升整流电路的效率；

所述整流二极管Ⅰ：允许直流通过，阻止基频和高次谐波等射频能量进入负载，为负载提供稳定的直流输入；所述整流二极管Ⅱ：将射频能量返回整流二极管Ⅰ中再次整流；

所述扇形直通滤波器：用于滤除奇次谐波，二阶和三阶谐波。