[發明專利]一種大功率的集中式微波整流電路

無效

• 申請號: 201110455984.9
• 申請日: 2011-12-30
• 公開（公告）號: CN102437774A
• 公開（公告）日: 2012-05-02
• 發明（設計）人: 劉長軍;黃卡瑪;趙翔;閆麗萍;陳星;郭慶功;楊曉慶;楊陽
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: H02M11/00
• 分類號: H02M11/00
• 代理公司: 成都科海專利事務有限責任公司 51202
• 代理人: 鄧繼軒

技術領域

本發明涉及一種大功率的集中式微波整流電路，屬于微波能量傳輸領域。用于把輸入的微波能量轉化成直流電。

背景技術

世界經濟的高速發展，能源和環境問題日益嚴峻。清潔能源成為各學科提倡的新能源戰略，形成了以太陽能、風能、生物能等為核心的解決能源問題的主要方案。大多解決方案都受環境、氣候、地域等因素的限制，存在一定程度的缺陷。20世紀初，微波能量傳輸(MPT：Microwave?Power?Transmission)進入了研究人員的視野，微波能源傳輸具有高效率、無污染且不受氣候限制等優點。1968年，Peter?Glaser博士首先提出了空間太陽能電站(SPS：Solar?Power?Satellite)的構想，就是將大型SPS設備運送到地球同步軌道，用收集來的太陽能轉化成微波能量輸送回地球。此構想結合了航天技術和微波輸能技術，其中，微波能量傳輸作為空間太陽能電站的一個關鍵技術，在整個系統中起著至關重要的作用。微波能量傳輸系統是指把電能轉化為微波能量后，根據我們的需要把能量輸送到指定的區域，然后通過整流裝置進一步轉化成直流電能。此技術既能用于空間站將太陽能更高效的輸送到地面，也可用于地面的遠距離能量傳輸，解決了電能在現有高壓運送等方式中的大量能源浪費的問題。平面印刷整流電路是目前實現微波能量傳輸系統廣泛采用的電路形式，這種形式易于與系統其它電路結構集成。

目前，微波能量傳輸技術在低功率應用領域已得到廣泛發展。針對此技術的相關應用可實現能量的不間斷供給。為實現空間太陽能電站系統及地面遠距無線供能，微波能量傳輸技術的大功率領域研究也必不可少。已公開發表的單個基于肖特基二極管的整流電路最大功率容量為2.5W(IEEE?TRANSACTIONS?ON?MICROWAVE?THEORY?AND?TECHNIQUES，VOL.46，NO.3，MARCH?1998)。微波整流功率容量距離實際應用還有一定差距，而大部分基于肖特基二極管的整流電路的功率容量仍處于mW量級。

整流天線與整流電路共同組成陣列，用于接收大功率的微波輸入。傳統的分布式微波整流電路使用單個整流電路對應單個天線，其應用受到整流電路的功率容量限制。目前的微波整流電路都是基于小功率的電路，功率容量一般在mW或者W量級，已不能滿足大功率的微波能量傳輸的要求。整流天線面積有限，為了在有限的接收面積上接收和轉換更多的能量，迫切需要一種大功率、集中式的微波整流電路來實現。集中式整流電路將大功率微波通過微波功率分配電路(簡稱功分電路)分配到多個小功率整流電路，提高整流電路的功率容量。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術的不足而提供一種大功率的集中式微波整流電路，其特點是整流功率大，整流效率高，平面結構，易于實現，電路排布緊湊，占用面積小，在大功率需求和多頻域內具有良好的移植性和擴展性，具有廣闊的應用前景。

本發明的目的由以下技術方案實現。

新型的大功率集中式微波整流電路，其特點是含有微帶功率分配電路和微帶整流電路，微帶功分電路和微帶整流電路均印刷在單層雙面印刷電路板上，底面均為接地板；微波源輸出與微帶功分電路連接；功分電路輸出分為多路，每一路功分電路的輸出分別與肖特基二極管微帶整流電路連接；每個肖特基二極管微帶整流電路的輸出均與直流負載連接。

微波源穿過電路板底部連接微帶功分電路輸入端，饋入功分電路。

微波功分電路由微帶功分電路輸入的一端與微波源連接、微帶功分電路輸入的另一端分別通過1/4波長阻抗變換微帶線與微帶功分電路輸出連接。

1/4波長阻抗變換微帶線特征阻抗為功分電路分支數目與50歐姆的乘積再與微帶功分電路輸出端的特征阻抗相乘后的開方。

微帶功分電路的輸出端與微帶微波整流電路的輸入端連接，微帶線寬度相同，實現自然過渡。

微帶微波整流電路的輸入端經過隔直電容與匹配微帶線的連接；二極管一端跨接在匹配微帶線和微帶線II的連接處，二極管另一端跨接在微帶線I上；微帶線II一路通過并聯接地電容接地；另一路連接直流負載。

該大功率集中式微波整流電路用于微波新能源領域，將接收的微波能量轉化成直流電。

性能測試：