[實(shí)用新型]一種用于在線監(jiān)測系統(tǒng)供能的超寬帶天線能量采集系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201720768877.4
• 申請日: 2017-06-29
• 公開（公告）號: CN206922023U
• 公開（公告）日: 2018-01-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊凌升;李春
• 申請（專利權(quán)）人: 南京信息工程大學(xué)
• 主分類號: H01Q23/00
• 分類號: H01Q23/00;H01Q5/25;H01Q1/38
• 代理公司: 南京鐘山專利代理有限公司32252
• 代理人: 戴朝榮

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種天線能量采集系統(tǒng)，特別是一種用于在線監(jiān)測系統(tǒng)供能的超寬帶天線能量采集系統(tǒng)。

背景技術(shù)

為了適應(yīng)水質(zhì)，大氣等環(huán)境要素在線監(jiān)測的需要，各類在線監(jiān)測系統(tǒng)的研制工作成為最近研究的重點(diǎn)。而各類傳感器作為在線監(jiān)測系統(tǒng)的重要組成單元，由于需要大量在野外（非室內(nèi)）設(shè)置，其供能問題也吸引了越來越多研究者的注意。隨著超低功耗芯片技術(shù)的越發(fā)成熟，收集周圍環(huán)境中的無線射頻能量，進(jìn)而為傳感器提供電能成為一種有效可行的新型能源供應(yīng)模式。而無線能量采集技術(shù)中最重要的部分是接收天線的設(shè)計(jì)。

在線監(jiān)測系統(tǒng)中的傳感器往往是大量，廣范圍的布置，從而帶來傳感器所處的無線環(huán)境十分復(fù)雜。目前的眾多關(guān)于能量采集天線的研究成果，往往只工作在一個(gè)特定的頻帶，因而無法解決這一問題。比如文獻(xiàn)[1]中所述的天線，只能工作在GSM的1.9GHz頻段及ISM的2.4GHz頻段，因而也只能采集這2種頻帶中的無線能量。如果傳感器工作環(huán)境只有GSM800、900MHz或者更高頻率的3G，4G無線通信信號，當(dāng)射頻能量采集系統(tǒng)采用此天線則不能采集環(huán)境中的射頻能量。此外，文獻(xiàn)[2]中的天線不僅工作頻段數(shù)目少且其天線尺寸較大，同時(shí)其采用的多層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使得該天線厚度較大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜。文獻(xiàn)[3]中的天線雖然具有1.28GHz-30GHz的帶寬，覆蓋了眾多無線通信頻段，但是由于其采用立體三維結(jié)構(gòu)，不易在野外安裝或與在線監(jiān)測系統(tǒng)集成。

[1] 徐雷鈞,楊曉東,白雪,趙不賄. 一種基于縫隙結(jié)構(gòu)的小型雙頻段射頻能量接收天線[J]. 通信技術(shù),2014,01:106-110.

[2]賀秀蓮,紀(jì)奕才,雷宏,劉其中,龔書喜. 適用于移動(dòng)通信的寬頻帶微帶天線[J]. 電子與信息學(xué)報(bào),2007,11:2771-2774.

[3]宋朝暉,祁嘉然,邱景輝,周廷顯. 圓盤單極超寬帶天線特性研究[J]. 哈爾濱工程大學(xué)學(xué)報(bào),2007,01:26-30.。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種用于在線監(jiān)測系統(tǒng)供能的超寬帶天線能量采集系統(tǒng)，解決在線監(jiān)測系統(tǒng)所處無線環(huán)境復(fù)雜，當(dāng)前射頻能量采集系統(tǒng)中天線覆蓋頻段數(shù)目少、工作帶寬較窄且尺寸較大等問題。

為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是：

一種用于在線監(jiān)測系統(tǒng)供能的超寬帶天線能量采集系統(tǒng)，其特征在于：包含超寬帶天線和整流電路，所述超寬帶天線覆蓋的頻帶范圍為0.8GHz-20GHz；

所述超寬帶天線為簡單槽雙極子天線，整體為W×L×H的長方體天線，每個(gè)槽由半短軸長為a1、半長軸長為b1的四分之一橢圓和半短軸長為a2、半長軸長為b2的四分之一橢圓以及兩四分之一橢圓之間的矩形構(gòu)成，其中，W為140mm，L為100mm，H為1mm，a1為38mm，b1和b2均為80mm，a2為10mm；天線下端兩個(gè)槽相對位置設(shè)置有兩條沿長度方向設(shè)置的間隙，間隙寬度g為0.2mm，兩條間隙之間天線寬度W1為2mm，槽下側(cè)邊沿與天線下側(cè)邊沿寬度W2為10mm，槽上側(cè)邊與天線上側(cè)邊沿寬度W3為 10mm；槽側(cè)邊與天線側(cè)邊最小寬度W6為2mm；

超寬帶天線兩個(gè)槽內(nèi)分別設(shè)置有枝節(jié)，每個(gè)枝節(jié)包含第一枝節(jié)和第二枝節(jié)，第一枝節(jié)一端與超寬帶天線內(nèi)側(cè)端部連接，第二枝節(jié)一端與第一枝節(jié)另一端連接；

所述第一枝節(jié)由半短軸長為a3、半長軸長為b3的四分之一橢圓去除同一圓心位置的半短軸長為a4、半長軸長為b4的四分之一橢圓后剩余部分構(gòu)成，其中，a3為45mm，b3為65mm，a4為44cm，b4為50mm，第一枝節(jié)與天線連接端寬度W4為1mm；

所述第二枝節(jié)由半徑為R的四分之一圓和半短軸長為a5、半長軸長為b5的四分之一橢圓去除同一圓心位置的半短軸長為a6、半長軸長為b6的四分之一橢圓后剩余部分以及L1×W5的長方形構(gòu)成，其中，R為15mm，a5為35mm，b5為48mm，a6為20mm，b6為33mm，L1為15.5mm，W5為15mm。

進(jìn)一步地，所述超寬帶天線采集無線射頻能量為在線監(jiān)測系統(tǒng)中的傳感器供能，無線射頻信號來源包含數(shù)字集群基站和移動(dòng)臺、CDMA數(shù)字蜂窩基站、GSM900/1800、WLAN、WiMAX、TD-SCDMA以及TD-LTE。

進(jìn)一步地，所述超寬帶天線包含上層輻射體和下層介質(zhì)基板。

進(jìn)一步地，所述上層輻射體采用銅材質(zhì)，下層介質(zhì)基板采用介電常數(shù)為4.4的FR-4環(huán)氧玻璃纖維板。

進(jìn)一步地，所述整流電路為倍壓整流電路。