[發明專利]一種寬頻雙支路結構的射頻整流電路

在審

• 申請號: 201710354086.1
• 申請日: 2017-05-18
• 公開（公告）號: CN107171453A
• 公開（公告）日: 2017-09-15
• 發明（設計）人: 譚洪舟;黎梓宏;曾淼旺;劉先濼;廖肇榮
• 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
• 主分類號: H02J50/20
• 分類號: H02J50/20;H02J5/00
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司44102
• 代理人: 林麗明

技術領域

本發明涉及無線能量傳輸領域，更具體地，涉及了一種寬頻雙支路結構的射頻整流電路。

背景技術

在無線傳感網和智能領域，能量采集是解決能量來源問題的關鍵，傳統的能量采集系統多數基于太陽能和風能等，該能量采集系統極大地受到地域和氣候條件所限制，只能在特定的地區才能得以應用，約束了實際應用場景，使得難以推廣。而射頻能量采集指收集周圍的電磁波并轉化為可用的電能，以發達的無線電信為基礎，微波能量有其可移動性、綠色免費，且不受晝夜環境影響等優勢。在密集的電信基站的城市里，各處充斥著微波能量，收集環境中被浪費的微波能量并重新利用，以供各種低功耗設備工作。

但由于環境中電磁功率密度非常小，設計一種能工作在寬頻段、高效率的射頻整流電路是非常有挑戰性的。傳統的整流電路一般包含了阻抗匹配網絡、諧波抑制電路、二極管整流、直流負載等。整流電路的結構較多，基本拓撲結構有二極管串聯型、并聯型、倍壓型、倍流型、橋式整流電路等，而實現整流電路多/寬頻特性和寬輸入功率動態范圍整流電路拓撲結構，有單支路和多支路。在無線能量采集的應用中，往往需要滿足輸入功率動態范圍廣、能量轉換效率高、負載電壓高的要求，現有的整流電路難以同時滿足上述要求。

發明內容

本發明為解決以上現有技術的難題，本發明結合多支路整流結構、倍壓器結構、寬頻段整流的特點，提出一種寬頻雙支路結構的射頻整流電路，該整流電路有單頻段支路和雙頻段支路，對三個頻段的射頻能量進行整流，實現對寬頻的射頻能量的收集，因此能夠達到提高能量利用率的效果。

為實現以上發明目的，采用的技術方案是：

一種寬頻雙支路結構的射頻整流電路，包括輸入接頭，分路器，還包括單頻段支路和雙頻段支路；

其中所述單頻段支路包括單頻阻抗匹配網絡、第一倍壓整流支路和第一諧波抑制支路，其中單頻阻抗匹配網絡的輸入端與分路器的輸出端連接，單頻阻抗匹配網絡的輸出端與第一倍壓整流支路的輸入端連接，第一倍壓整流支路的輸出端與第一諧波抑制支路的輸入端連接；

所述雙頻段支路包括雙頻阻抗匹配網絡、第二倍壓整流支路和第二諧波抑制支路，其中雙頻阻抗匹配網絡的輸入端與分路器的另一輸出端連接，雙頻阻抗匹配網絡的輸出端與第二倍壓整流支路的輸入端連接，第二倍壓整流支路的輸出端與第二諧波抑制支路的輸入端連接；

上述方案中，射頻整流電路通過輸入接頭與射頻源建立連接，輸入接頭與分路器的輸入端連接，單頻段支路對一個頻段的射頻能量進行整流，雙頻段支路對兩個頻段的射頻能量進行整流，分路器用于使輸入端的射頻能量分路至兩個輸出端。其中單頻段支路和雙頻段支路內均分別設置有單頻阻抗匹配網絡、雙頻阻抗匹配網絡，單頻阻抗匹配網絡、雙頻阻抗匹配網絡用于進行阻抗匹配，將單頻段支路的輸入阻抗和雙頻段支路的輸入阻抗都匹配至50歐姆，從分路器的輸入端看，實現三頻段的阻抗匹配，三個相近的頻段能夠實現寬頻匹配效果。

所述單頻阻抗匹配網絡包括第一漸變傳輸線、第二漸變傳輸線、第一短路枝節、第三漸變傳輸線，其中第一漸變傳輸線的一端與分路器的輸出端連接，第一漸變傳輸線的另一端與第二漸變傳輸線的一端連接，第二漸變傳輸線的另一端及第三漸變傳輸線的一端與第一短路枝節的一端連接，第一短路枝節的另一端接地，第三漸變傳輸線的另一端與第一倍壓整流支路的輸入端連接。其中分路器的輸出端的微帶線寬度與第一漸變傳輸線連接處的微帶線寬度不相等。

所述雙頻阻抗匹配網絡包括第四漸變傳輸線、第五漸變傳輸線、第二短路枝節、第六漸變傳輸線，其中第四漸變傳輸線的一端與分路器的另一輸出端連接，第四漸變傳輸線的另一端與第五漸變傳輸線的一端連接，第五漸變傳輸線的另一端及第六漸變傳輸線的一端與第二短路枝節的一端連接，第二短路枝節的另一端接地，第六漸變傳輸線的另一端與第二倍壓整流支路的輸入端連接。其中分路器的另一輸出端的微帶線寬度與第四漸變傳輸線連接處的微帶線寬度不相等。

優選地，寬頻雙支路結構的整流電路的另一種優選方案，單頻阻抗匹配網絡中，分路器的輸出端的微帶線寬度與漸變傳輸線連接處的微帶線寬度相等；雙頻阻抗匹配網絡中，分路器的另一輸出端的微帶線寬度與漸變傳輸線連接處的微帶線寬度相等。

所述第一倍壓整流支路包括電容C1、二極管D1、二極管D2，其中單頻阻抗匹配網絡的輸出端通過電容C1與二極管D1的陽極連接，二極管D1的陰極與第一諧波抑制支路的輸入端連接，二極管D2的陰極與二極管D1的陽極連接，二極管D2的陽極接地。