[发明专利]一种锁频取能天线和馈线装置

说明书

本发明公开了一种锁频取能天线和馈线装置，包括：天线阵列；所述天线阵列包括馈电网络以及若干个天线阵元；所述若干个天线阵元用于能量转换以及向外定向辐射或接受电磁波；所述馈电网络用于实现所述若干个天线阵元中各天线阵元到馈电点的电流幅值及相位相同；其中，所述天线阵元为矩形微带贴片天线；所述矩形微带贴片天线包括介质基板，所述介质基板上设置有辐射贴片；所述介质基板的材料为聚四氟乙烯。本发明设计了优异的辐射阵元和与之相匹配的馈电网络，能够最大程度地减小电流从辐射单元传输到馈电点的衰减量。

技术领域

本发明属于电子器件取能技术领域，特别涉及一种锁频取能天线和馈线装置。

背景技术

1964年，美国科学家William C.Brown提出了“整流天线”这一概念，通过将硅半导体整合到射频天线上，首次成功实现了将2-3GHz射频微波转换为直流电。在无线电设备中，天线主要有两个功能：一个是能量转换功能；另一个是向外定向辐射或接收电磁波的功能。天线作为射频能量收集系统的前端接收单元，其主要功能就是捕获自由空间中特定频段的微波射频信号，将此能量转换成一定幅值的高频交流电压并输出给后端匹配网络。天线的性能越好，在相同辐射输入的情况下，天线能提供给后端匹配网络的电压越高，射频能量收集系统能够收集与储存的能量也就越多。

GSM(Global System for Mobile Communication，全球移动通信系统)是目前被世界各个国家广泛使用的二代蜂窝网标准，该系统包括两个主要的射频工作频段，分别为900MHz和1800MHz；我们生活、办公的环境中，充斥着大量的无线路由器。路由器主要使用的通信技术为WIFI技术，与蓝牙、ZigBee相同，这些无线通信网络所采用的标准均为IEEE802.11标准，所使用的工作频段为2.4GHz。使用这些频段无需申请授权许可，且这些频段的使用是完全免费的，因此在我们生活的环境中，这些频段上充斥着大量的智能终端设备，其所发出的射频能量也异常的丰富。PINUELAM和VYASR等人对环境中的射频能量进行了测量，通过对其分析，发现900MHz的通信频段的射频信号强度较高。

现有的锁频取能天线的基板材料多为FR4(玻璃纤维环氧树脂)、陶瓷树脂等，其工作中心频段增益不高，辐射特性也不理想；传统的锁频取能天线只以微带天线作为辐射阵元，缺乏馈电网络设计，增益与转换效率低，不适合用来收集环境中的射频能量。综上，在泛在物联网的大背景下，分布式智能传感器的能量供给存在技术和经济上的难度，而GSM网络使用的2.4GHz频率电磁波大量存在于空间环境中并且可以免费使用，亟需一种新的锁频取能天线和馈线装置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种锁频取能天线和馈线装置，以解决上述存在的一个或多个技术问题。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明的一种锁频取能天线和馈线装置，包括：天线阵列；

所述天线阵列包括馈电网络以及若干个天线阵元；所述若干个天线阵元用于能量转换以及向外定向辐射或接受电磁波；所述馈电网络用于实现所述若干个天线阵元中各天线阵元到馈电点的电流幅值及相位相同；

其中，所述天线阵元为矩形微带贴片天线；所述矩形微带贴片天线包括介质基板，所述介质基板上设置有辐射贴片；

所述介质基板的材料为聚四氟乙烯。

本发明的进一步改进在于，所述馈电网络采用微带线馈电或者同轴线馈电的方式对天线阵元进行馈电。

本发明的进一步改进在于，所述天线阵列为1×2阵列天线，采用阵元开槽方式，四分之一波长微带线的宽度为12.5mm，阵元间距离大于等于250mm。

本发明的进一步改进在于，所述采用阵元开槽方式中，凹槽宽度为10mm，凹槽深度为36.2mm。