一種具有帶通特性及寬輸入功率范圍的整流電路制造技術

本發明專利技術涉及一種具有帶通特性及寬輸入功率范圍的整流電路，包括具有帶通特性的功分器和與功分器連接的兩個子整流電路，其中所述子整流電路包括匹配電路、整流二極管、直流濾波器和阻抗負載，匹配電路的兩端分別與功分器、整流二極管的陽極連接，整流二極管的陰極與直流濾波器連接，直流濾波器與阻抗負載連接。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及微波能量傳輸系統領域，更具體地，涉及一種具有帶通特性及寬輸入功率范圍的整流電路。
技術介紹
隨著人們對新能源的需求以及無線技術的迅速發展，無線能量傳輸的應用領域日益廣泛。無線能量傳輸是指能量從能量源傳輸到電負載的一個過程，這個過程擺脫了傳統的電線傳輸而是通過自由空間來實現的。無線能量傳輸系統主要機理是將直流能量轉化為微波能量通過發射天線進行能量發射，接收天線接收到能量后通過整流電路進行整流，然后把接收到的射頻能量重新轉換為設備可以使用的直流電能。在無線能量傳輸系統中，整流電路的性能是整個系統效率的關鍵。一般的整流電路僅僅能夠在一個較窄的輸入功率范圍內保持較高的效率，這樣在無線能量傳輸過程中往往會造成能量的浪費，另外在無限能量傳輸過程中，在對指定頻段的電磁波進行整流的同時，往往會吸收其他通信頻段的電磁波，對無線通信信號強度造成影響。為了改善整流電路的輸入功率范圍，目前已經出現了多種新的技術來實現寬輸入功率。其中包括給整流二極管并聯一個場效應管的方法，這種方法能夠較大程度上擴寬輸入功率范圍，但是工作頻率較低，在無線能量傳輸以及無線能量收集場合大規模應用不太實際；另一種技術提出通過開關連接幾種整流拓撲結構來實現寬輸入功率范圍整流，但是復雜的功率傳感器和開關電路增加了電路的成本和復雜度以及給加工制作帶來了困難，很難實現大規模推廣。之前對整流電路的改善主要集中在拓寬輸入功率范圍和拓寬接收頻率等方面。考慮到實際應用方面，從來沒有提出一種方法能夠拓寬輸入功率范圍以及同時實帶通特性。
技術實現思路
本專利技術目的在于克服傳統整流電路僅僅能夠在一個較窄的輸入功率范圍內保持較高的效率的問題，提出了一種能夠拓寬輸入功率范圍以及同時實現具有帶通特性的整流電路，從而提高無線能量傳輸系統中整流電路的性能。為實現以上專利技術目的，采用的技術方案是：一種具有帶通特性及寬輸入功率范圍的整流電路，包括具有帶通特性的功分器和與功分器連接的兩個子整流電路，其中所述子整流電路包括匹配電路、整流二極管、直流濾波器和阻抗負載，匹配電路的兩端分別與功分器、整流二極管的陽極連接，整流二極管的陰極與直流濾波器連接，直流濾波器與阻抗負載連接。上述方案中，由于整流二極管非線性而產生的諧波能夠被反射而重新整流，因此使得整流電路能夠在更寬的功率范圍內達到較高的整流效率。同時，通過配備具有帶通特性的功分器，使得整流電路具有帶通特性，在對指定頻段信號整流的同時不會影響其他通信頻段的信號。優選地，所述功分器包括圓形貼片、阻抗匹配線B2、阻抗匹配線B4、阻抗匹配線B6、端口線B1、端口線B3和端口線B5，圓形貼片上沿其徑向方向分別開設有狹槽C2、狹槽C3、狹槽C6、狹槽C1、狹槽C4和狹槽C5，狹槽C2與狹槽C3之間、狹槽C2與狹槽C6之間、狹槽C3與狹槽C6之間的夾角為120°；狹槽C1開設在狹槽C2與狹槽C3之間，且狹槽C1與狹槽C2、狹槽C3之間的夾角為30°；狹槽C4開設在狹槽C2與狹槽C6之間，且狹槽C4與狹槽C2、狹槽C6之間的夾角為30°；狹槽C5開設在狹槽C3與狹槽C6之間，且狹槽C5與狹槽C3、狹槽C6之間的夾角為30°；阻抗匹配線B2設置在狹槽C2內，其設置方向沿圓形貼片的徑向方向，阻抗匹配線B2的一端與圓形貼片連接；阻抗匹配線B4設置在狹槽C6內，其設置方向沿圓形貼片的徑向方向，阻抗匹配線B4的一端與圓形貼片連接；阻抗匹配線B6設置在狹槽C3內，其設置方向沿圓形貼片的徑向方向，阻抗匹配線B6的一端與圓形貼片連接；端口線B1設置在狹槽C1內，其設置方向沿圓形貼片的徑向方向，阻抗匹配線B1的一端與圓形貼片連接；端口線B3設置在狹槽C4內，其設置方向沿圓形貼片的徑向方向，阻抗匹配線B3的一端與圓形貼片連接，阻抗匹配線B3的另一端與其中一個子整流電路的匹配電路連接；端口線B5設置在狹槽C5內，其設置方向沿圓形貼片的徑向方向，阻抗匹配線B5的一端與圓形貼片連接，阻抗匹配線B5的另一端與另一個子整流電路的匹配電路連接；所述圓形貼片上開設有兩個金屬過孔D1和D2。上述方案中，具有帶通特性的功分器通過圓形貼片以及過孔和開槽等方式來實現帶通特性，比如，開設狹槽C1、狹槽C4、狹槽C5和狹槽C6用來匹配電路，狹槽C2和狹槽C3用來延長信號的路徑，降低TM21模的頻率；通過阻抗匹配線B2和阻抗匹配線B6增加一個傳輸模式，同時通過阻抗匹配線B2，阻抗匹配線B4，阻抗匹配線B6引入傳輸零點；端口線B1為信號的輸入端口，端口線B3和B5作為功分器的輸出端口分別連接兩個子整流電路。同時通過金屬過孔D1和D2，引入TM01模式。優選地，所述設置在狹槽內的阻抗匹配線和端口線其與狹槽左右兩側的圓形貼片之間留有間距。優選地，所述狹槽C2與狹槽C3的形狀大小相等。優選地，所述狹槽C1、狹槽C5、狹槽C4的形狀大小相等。優選地，所述阻抗匹配線B2、阻抗匹配線B6的形狀大小相等。優選地，所述端口線B1、端口線B3和端口線B5的形狀大小相等。優選地，所述匹配電路包括微帶線和短路線，其中微帶線的一端與端口線B3或端口線B5連接，另一端與整流二極管的陽極連接；短路線與微帶線并聯。優選地，所述直流濾波器包括整流電路工作頻率下的四分之一波長線與三條開路線，每條開路線的長度分別為一次、二次、三次諧波的四分之一波長。優選地，所述整流二極管為肖特基二極管。與現有技術相比，本專利技術的有益效果是：本專利技術提供的具有帶通特性及寬輸入功率范圍的整流電路能夠實現在更寬輸入功率范圍下實現高效率整流；同時還具有帶通特性，在對指定頻段信號整流的同時不會影響其他通信頻段的信號。附圖說明圖1為整流電路的整體結構示意圖。圖2為功分器的整體結構示意圖。圖3為功分器在2.45GHz工作頻段仿真的S參數結果圖。圖4為本專利技術提供的整流電路與傳統整流電路測試的S參數對比圖。圖5為本專利技術提供的整流電路的仿真和測試的S參數對比圖。圖6為本專利技術提供的整流電路的仿真和測試整流效率和S參數對比圖。圖7為本專利技術提供的整流電路的與傳統整流電路測試的整流效率對比圖。具體實施方式附圖僅用于示例性說明，不能理解為對本專利的限制；以下結合附圖和實施例對本專利技術做進一步的闡述。實施例1如圖1所示，整流電路包括具有帶通特性的功分器和與功分器連接的兩個子整流電路，其中所述子整流電路包括匹配電路、整流二極管、直流濾波器和阻抗負載，匹配電路的兩端分別與功分器、整流二極管的陽極連接，整流二極管的陰極與直流濾波器連接，直流濾波器與阻抗負載連接。其中，如圖2所示，功分器包括圓形貼片、阻抗匹配線B2、阻抗匹配線B4、阻抗匹配線B6、端口線B1、端口線B3和端口線B5，圓形貼片的半徑為R，圓形貼片上沿其徑向方向分別開設有狹槽C2、狹槽C3、狹槽C6、狹槽C1、狹槽C4和狹槽C5，狹槽C2與狹槽C3之間、狹槽C2與狹槽C6之間、狹槽C3與狹槽C6之間的夾角為120°；狹槽C1開設在狹槽C2與狹槽C3之間，且狹槽C1與狹槽C2、狹槽C3之間的夾角為30°；狹槽C4開設在狹槽C2與狹槽C6之間，且狹槽C4與狹槽C2、狹槽C6之間的夾角為30°；狹槽C5開設在狹槽C3與狹槽C6之間，且狹槽C5與狹槽C3、狹槽C6之間的夾角為30°；阻抗匹配線B2設置在狹槽C2內，其設置方向沿圓本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種具有帶通特性及寬輸入功率范圍的整流電路，其特征在于：包括具有帶通特性的功分器和與功分器連接的兩個子整流電路，其中所述子整流電路包括匹配電路、整流二極管、直流濾波器和阻抗負載，匹配電路的兩端分別與功分器、整流二極管的陽極連接，整流二極管的陰極與直流濾波器連接，直流濾波器與阻抗負載連接。

【技術特征摘要】
1.一種具有帶通特性及寬輸入功率范圍的整流電路，其特征在于：包括具有帶通特性的功分器和與功分器連接的兩個子整流電路，其中所述子整流電路包括匹配電路、整流二極管、直流濾波器和阻抗負載，匹配電路的兩端分別與功分器、整流二極管的陽極連接，整流二極管的陰極與直流濾波器連接，直流濾波器與阻抗負載連接。2.根據權利要求1所述的具有帶通特性及寬輸入功率范圍的整流電路，其特征在于：所述功分器包括圓形貼片、阻抗匹配線B2、阻抗匹配線B4、阻抗匹配線B6、端口線B1、端口線B3和端口線B5，圓形貼片上沿其徑向方向分別開設有狹槽C2、狹槽C3、狹槽C6、狹槽C1、狹槽C4和狹槽C5，狹槽C2與狹槽C3之間、狹槽C2與狹槽C6之間、狹槽C3與狹槽C6之間的夾角為120°；狹槽C1開設在狹槽C2與狹槽C3之間，且狹槽C1與狹槽C2、狹槽C3之間的夾角為30°；狹槽C4開設在狹槽C2與狹槽C6之間，且狹槽C4與狹槽C2、狹槽C6之間的夾角為30°；狹槽C5開設在狹槽C3與狹槽C6之間，且狹槽C5與狹槽C3、狹槽C6之間的夾角為30°；阻抗匹配線B2設置在狹槽C2內，其設置方向沿圓形貼片的徑向方向，阻抗匹配線B2的一端與圓形貼片連接；阻抗匹配線B4設置在狹槽C6內，其設置方向沿圓形貼片的徑向方向，阻抗匹配線B4的一端與圓形貼片連接；阻抗匹配線B6設置在狹槽C3內，其設置方向沿圓形貼片的徑向方向，阻抗匹配線B6的一端與圓形貼片連接；端口線B1設置在狹槽C1內，其設置方向沿圓形貼片的徑向方向，阻抗匹配線B1的一端與圓形貼片連接；端口線B3設置在狹槽C4內，其設置方向沿圓形貼片的徑向方向，阻抗匹配線B3的一端與圓形貼片連接，阻抗...

【專利技術屬性】
技術研發人員：鄭少勇，柳文舉，李元新，向炳潔，
申請(專利權)人：廣東順德中山大學卡內基梅隆大學國際聯合研究院，中山大學，
類型：發明
國別省市：廣東;44