一种915 MHz低功率微波高效微带整流电路研究

设计实现了一种基于微带结构的微波整流电路,研究了在不同输入功率下的微波整流效率.该整流电路采用肖特基二极管的倍压式整流电路设计,针对输入微波功率的大动态范围进行了优化设计.通过软件仿真和加工实测,表明在0 dBm至20 dBm的微波输入功率下,该整流电路均可获得不低于50%的直流转换效率.在17 dBm的微波输入功率下,整流电路效率达到了78.8%.     

射频能量收集的小型化双频整流天线设计

针对传统的双频整流天线转换效率不高的问题,提出了一种用于射频（RF,radio frequency）能量收集的双频整流天线。其工作频段为1.75 GHz和2.45 GHz,主要由接收天线、阻抗匹配电路、二倍压整流电路和负载电路组成。基于小型化双频天线,引入一种新型双频阻抗匹配网络,以提高整流电路在较低输入功率下的射频-直流（RF-DC）转换效率。此外,采用新型阻抗匹配网络使得整流电路复杂度得以降低,减小了能量损耗。与传统的双频整流天线相比,-10 dBm输入功率条件下,在普通室内环境中新型双频整流天线具有更高的RF-DC转换效率。实验结果显示,在1.75 GHz GSM频段和2.45 GHz WLAN频段上最大RF-DC转换效率分别可以达到65.34%和54.3%。测试结果证明,其可以在物联网低功耗设备中得以应用。     

整流天线组阵等效模型分析与实验

将整流天线单元等效为一个直流源和负载的串联,以此提出了整流天线串/并联组阵等效模型,得到了整流天线的组阵形式及最佳负载与阵元个数之间的关系.利用所设计的低功率密度应用整流天线单元,通过ADS软件仿真了二元并联阵,并通过实验测试了二元串联阵与二元并联阵.结果显示,并联阵的仿真与实验结果及串联阵的实验结果均与组阵模型基本吻合,从而验证了整流天线组阵模型的有效性.提出了多元组阵的可行性方案,为大规模阵列设计提供指导.     

微波无线输能技术研究进展与系统设计

微波无线输能(microwave wireless power transmission, MPT)技术应用于不易获取直流电能的场合, 是研制太阳能卫星、近空间飞行器的关键技术, 也可应用于无线传感器网络节点供能及环境低微微波能量的回收. 比较了微带线型和共面带状线型2种典型整流天线的单元和阵列性能, 提出了对接收天线和整流电路的要求; 以获得最大微波波束捕获效率为目标, 分析了发射天线拓扑结构及高斯削尖口径电平分布. 在研究以上关键技术的基础上设计了一套C波段微波输能系统, 该系统从发射端到接收端的直流-直流效率为35%. 最后指出了微波无线输能技术存在的问题和未来发展方向.     

一种低功率微波整流电路的设计方法研究

微波整流电路在微波输能及物联网技术中应用广泛.利用简单滤波电路结合双枝节匹配原理设计实现了一个工作在2.45GHz的整流电路.电路结构简单,体积小,通过实验测试,在输入微波功率约为10dBm的情况下,可获得大于50%的整流效率.     

一种用于微波无线能量传输的S波段圆极化整流天线设计

在针对移动目标的微波输能(wireless power transmission,WPT)系统中,适应移动目标方位变化是急需解决的问题。圆极化微波整流天线可以减小或避免极化失配对微波输能效率的影响。本文提出了一款新型共面带线(coplanar stripline,CPS)结构的高效微波整流电路,与一对金属交叉偶极子直接连接,组成S波段圆极化整流天线。该整流天线结构紧凑,避免了同轴和微带结构,提高接收整流效率。实验结果表明:在2.45 GHz,圆极化天线|S11|为-13 dB,轴比为1.76 dB,半功率波瓣宽度为85.6°;整流电路在输入功率为16.3 dBm和负载250Ω时,效率达到了71.6%。该整流天线具有低成本、圆极化、易组阵等优点,在移动目标WPT领域具有应用潜力。     

一种新型高效能量收集三频整流天线

提出了一种应用于能量收集的新型三频微带整流天线,该接收天线为一种新型高增益三频贴片天线.首先,在贴片两侧刻蚀U字形槽,延长表面电流路径,使天线谐振频点向低频偏移,从而使天线小型化;其次,在矩形贴片刻蚀H型槽和倒U型槽,改变天线上的电流分布来产生2个新的谐振点;最后,合理调节H型槽和倒U型槽的长度,灵活改变天线的谐振频率.整流电路由阻抗匹配网络、整流二极管、直通滤波器和负载组成.Π型和T型二级阻抗匹配网络,用于接收天线和整流二极管输入阻抗的匹配;四分之一波长微带线和滤波电容组成的直通滤波器,用于抑制二极管非线性产生的高次谐波,以避免能量的损失.将接收天线和整流电路集成为整流天线,实验结果表明,在接收功率为3 dBm左右时,整流天线在3个频点2.06、3.43和5.25 GHz处的最大整流效率为54.1%、43.9%和39.9%,可用于物联网中的低功耗电子设备供电.     

一种小型化高效微波整流天线的设计

目的为远距离设备供电以及低功率电子设备的能量补给等诸多领域设计一种工作于2.45GHz的小型化高效微波整流天线。方法将整流天线设计的基本原理和三维电磁仿真软件结合,重点仿真设计加入缺陷地结构的微带贴片天线和椭圆函数型输入低通滤波器,从而提高整流天线的整体性能。结果完成了该设计,并达到了既定的设计要求。结论由于采用了性能更优良的椭圆函数型低通滤波器,新设计的整流天线系统有效提高了微波能量转换效率,与此同时降低了整流天线的整体尺寸。     

一款小型化2.45 GHz整流天线的设计

为解决整流天线设计复杂、整流效率较低的问题,提出一种新型S波段微波整流天线,利用空气层拓展贴片天线的带宽,将整流电路集成到天线的空气层内,减小了整流天线的尺寸,并研究了天线和整流二极管阻抗匹配的关系。基于该结构,设计了2.45 GHz微波贴片整流天线,采用F4B介质板进行加工,整流天线的横截面为70 mm×70 mm。经实验测量,该新型微波整流天线在天线接收功率为20 dBm时,整流效率达到72.4%。该新型整流天线相比传统整流天线具有尺寸小、高射频-直流转换效率的特点,证明了设计的有效性。     

一种新颖的5.8GHz微带贴片整流天线

微带贴片整流天线质量小,接收面积大,非常适合微波飞机、高空平台等微波输电中对天线质量要求严格的场合.文中借助IE3D V10.0、ADS 2003C等仿真软件对整流天线的参数进行优化,设计了一种新颖的5.8GHz微带贴片整流天线.试验结果表明,该整流天线系统的整流效率达78.2%,从而验证了该结构设计的可行性.     

基于基片集成波导的正反渐变槽整流天线阵列的研究

本文提出和设计Ka波段基片集成波导馈电的正反渐变槽整流天线阵列。基于基片集成波导技术的整流器通过全波仿真软件和谐波平衡法联合仿真实现。基片集成波导馈电的正反渐变槽整流天线单元和1×4阵列在低成本的标准PCB工艺上设计和制作。当频率为30GHz时,所测得的基片集成波导馈电正反渐变槽天线单元的增益为12dBi,同时测得整流电路的射频-直流转换效率为27.4%。在1×4的整流天线阵列中,总直流输出功率约为四个单元整流天线直流输出功率之和。     

X波段圆极化整流天线的设计与实验

用电路仿真软件分析了影响微波整流二极管转换效率的因素,用电磁场全波分析软件研究整流天线的接收天线和LPF（低通滤波器）,在此基础上,提出整流天线优化设计的一体化分析模型.设计制作了工作于10 GHz的整流天线,并在微波暗室中完成实验测量.实测结果与仿真值较为吻合,测得最大输出电压为2.45 V,最高转换效率为58%.最后总结了影响整流天线效率的诸因素,提出进一步提高整流天线效率的途径.     

2.45 GHz紧凑型微带整流天线阵列

为了提升整流天线的微波功率容量与直流输出功率,本文提出了一款基于肖特基二极管的紧凑型微带整流天线阵列,工作频率为2.45 GHz,采用HSMS-2700肖特基二极管作为整流器件,并采用倍压电路提升功率容量与直流输出功率。在输入微波功率2 W时,单支整流电路的最大输出直流功率为0.93 W。将整流电路集成到贴片天线后,形成整流天线阵列。结果表明,天线阵列最大可输出14.03 W的直流功率,尺寸为217 mm×275 mm×2 mm。整流天线阵列结构紧凑,输出直流达到了117.6 mW/cm~3。     

基于二极管等效模型的2.45 GHz微波整流电路的设计

提出了一种提取二极管等效模型的方法,并基于该方法设计了微波整流电路.文中首先根据软件自带HSMS-282C肖特基二极管的电路模型,设计、加工并测试了一款工作于2.45GHz的微波整流电路;然后根据测试结果优化了二极管等效模型的相关参数;最后用得到的等效模型替代二极管重新设计了整流电路.其中,为了减少焊接产生的寄生参数对测试结果的影响,采用了阻抗阶跃微带线来设计低通滤波器.实验结果表明,基于本文得到的二极管等效模型设计的微波整流电路,其仿真结果和测试数据可以良好地吻合.在输入功率为20dBm、负载为500Ω时,整流电路实现了73.4%的转换效率.     

适用于射频能量收集系统的新型宽带整流电路设计

提出了一种适用于射频能量收集(RFEH)系统的宽带小型化整流电路.整流二极管采用HSMS 2862肖特基二极管,设计了倍压结构的整流电路.所设计的整流电路具有结构紧凑和复杂度低的优势.通过仿真与测试对整流电路的性能进行验证.结果表明:当输入功率为14.8 dBm时,该整流电路在1.91～3.32 GHz(分数带宽为53...     

双频无线射频能量收集系统的设计

为了尽可能高效地吸收和整流分布在周围自然空间中的射频能量,提出了一种工作在GSM-1800和UMTS-2100频段的双频射频能量收集系统的设计方法:系统的接收天线部分采用结构简单的宽带八木天线;系统的整流电路部分为应用于低输入功率的双频整流电路;整流电路的匹配电路部分使用微带线匹配,没有使用任何分立贴片元件,以保证整流电路在高频时稳定的性能,同时降低电路实际加工制作的复杂度.最后对系统整体进行了实验室和室外环境的联合测试.实测结果表明,文中提出的双频无线射频能量收集系统在-20～-5 dBm低输入功率下,能够在1. 8 GHz和2. 1 GHz频段获得良好的双频匹配,并且在-5 dBm输入功率下获45%的整流效率,且具有从环境中收集射频能量并输出一定直流电压的能力.     

一种小型化的高效率微波整流电路分析与设计

提出一种新颖的微带线结构微波整流电路.用ADS 2006A软件进行分析和设计,整流电路在5.80 GHz工作频率,负载为320 Ω时,微波 直流转换效率达到81.4%,转换效率75%以上的频带带宽为300 MHz.实验结果表明,负载为298 Ω时测得最高电压为4.57 V,转换效率达到68.5%.该整流电路具有小型化、高转换效率、易集成的特点,可应用到射频识别（radio frequency identification,RFID）系统和无线传感器的能量供给中.     

获得最小剩余度线性阵列的排列方法

在分析线性阵列的最小剩余度理论的基础上，提出两种获得最小剩余度线性阵列的排列方法，使剩余度比其它的排列方法有很大改善，从而使阵列天线获得更高的分辨率。通过分析，总结出任意个阵元的最佳最小剩余度线性阵列的可能结构。根据两种具有不同用途的合成孔和戏微波辐射计的设计要求，对它们的天线阵列的阵元进行了最佳定位。     

新型射频能量收集系统设计与分析

随着无线传感器网络等电子微系统的发展,作为能量源的电池满足不了长久供电的需求.利用周围环境中的射频能量为自身提供电能已经越来越受到科研工作者的关注.针对目前常用射频能量收集系统转换效率较低的不足,提出了一种由超宽带天线、匹配网络、整流升压电路等组成的新型能量收集系统.利用HFSS软件对超宽带天线进行仿真优化,使得该天线在宽频带下具有较好的特性;通过整流升压电路在不同负载下的整流效率分析,确定了整流器转换效率较高的负载取值范围.新型射频能量收集系统的效率为13.5%,比常用的其他射频能量收集系统的效率提高了将近6%.     

无线内窥镜中高效电磁感应连接

为了克服无线内窥镜胶囊在消化道内姿态不确定引起的方向性问题,提高无线内窥镜中电磁感应连接的能量传输效率,该文提出对电磁感应连接的磁场进行三维分解,采用三维线圈分别接收,并进行整流合成输出;分析整流合成输入波形的特性,以及输入波形随胶囊与发射之间空间位置关系变化的特点,设计复合整流合成电路.研究表明:该波形合成电路有助于克服方向性的限制,避免通信中的盲点,并且输出效率比单向接收时提高41.4%.