[發明專利]基于諧波反饋的超寬帶整流電路及設計方法

在審

• 申請號: 202010749551.3
• 申請日: 2020-07-30
• 公開（公告）號: CN112018770A
• 公開（公告）日: 2020-12-01
• 發明（設計）人: 鄭少勇;曾柏華;夏明華
• 申請（專利權）人: 中山大學
• 主分類號: H02J3/01
• 分類號: H02J3/01
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 胡輝

本發明公開了一種基于諧波反饋的超寬帶整流電路及設計方法。超寬帶整流電路包括單向導通網絡和諧波反饋網絡，單向導通網絡的第一端到第二端、第三端到第一端、第三端到所述第二端為單向導通，諧波反饋網絡包括第一諧波濾波器、第二諧波濾波器和耦合器，第一諧波濾波器設置在第四端和第五端之間，耦合器用于耦合第一諧波濾波器和第二諧波濾波器，第二端與第四端連接，第三端和第六端連接。超寬帶整流電路接收微波能量后，通過對微波能量的反射，從而對微波能量中的諧波能量進行多次整流，實現了反饋并回收諧波能量的工作機制，改善了整流電路在較高頻處的性能，以提升效率的方式拓展了整流電路的帶寬。本發明廣泛應用于電磁能量回收技術領域。

技術領域

本發明涉及電磁能量回收技術領域，尤其是一種基于諧波反饋的超寬帶整流電路及設計方法。

背景技術

隨著近些年無線通信技術的發展，將有越來越多的無線基站建成，自由空間環境中電磁信號的功率密度會逐漸增加。同時，伴隨著物聯網設備的并發式增長，類似無線傳感器等低功率組件的數量也將急劇增加。電磁能量回收技術可以有效地收集環境中的電磁能量，為這些設備提供直流能量，減輕無線傳感器對電池的依賴，為低功率電子器件提供了一種新型的供電方案，使得整個供電過程無人化、智能化。與動能、熱能和太陽能等其他能源相比，環境電磁能量是一種更穩定、更長期的能源，不受振動、季節和時間的影響，能夠滿足多數場景下的需求。然而在電磁能量回收系統中，整流電路的設計對整個系統的效率有很大的影響，原因在于二極管的非線性作用和接收的電磁能量頻率未知，現階段的多數整流電路只能在較窄的帶寬內保持較好的整流效率，不太適用于電磁能量回收場景，因此一種具有超寬帶的整流電路顯得尤為重要。

發明內容

針對上述至少一個技術問題，本發明的目的在于提供一種基于諧波反饋的超寬帶整流電路及設計方法。

一方面，本發明實施例包括一種基于諧波反饋的超寬帶整流電路，包括：

單向導通網絡；所述單向導通網絡包括第一端、第二端和第三端，從所述第一端到所述第二端為單向導通，從所述第三端到所述第一端為單向導通，從所述第三端到所述第二端為單向導通；

諧波反饋網絡；所述諧波反饋網絡包括第一諧波濾波器、第二諧波濾波器、耦合器、第四端、第五端和第六端，所述第一諧波濾波器設置在所述第四端和所述第五端之間，所述耦合器用于耦合所述第一諧波濾波器和所述第二諧波濾波器，所述第六端與所述第二諧波濾波器連接；

所述第二端與所述第四端連接，所述第三端和所述第六端連接。

進一步地，所述第一端用于連接到射頻源，所述第五端用于連接到負載。

進一步地，所述超寬帶整流電路還包括匹配網絡，所述匹配網絡的輸出端與所述第一端連接，所述匹配網絡的輸入端用于連接到射頻源，所述第五端用于連接到負載。

進一步地，所述超寬帶整流電路還包括匹配網絡和隔直電容，所述匹配網絡的輸出端與所述第一端連接，所述匹配網絡的輸入端與所述隔直電容的一端連接，所述隔直電容的另一端用于連接到射頻源，所述第五端用于連接到負載。

進一步地，所述匹配網絡包括導線和連接在所述導線上的扇形枝節、第一短截線和第二短截線，所述導線的一端作為所述匹配網絡的輸入端，所述導線的另一端作為所述匹配網絡的輸出端。

進一步地，所述單向導通網絡包括第一二極管和第二二極管，所述第一二極管的正極與所述第二二極管的負極連接，所述第一二極管與所述第二二極管的連接點作為所述第一端，所述第一二極管的負極作為所述第二端，所述第二二極管的正極作為所述第三端。

進一步地，所述耦合器為交指耦合器，所述交指耦合器的輸入端與所述第一濾波器的一個輸出端連接，所述交指耦合器的輸出端與所述第一濾波器的一個輸入端連接。