[發明專利]一種功放整流器雙模式切換電路

在審

• 申請號: 202210180185.3
• 申請日: 2022-02-25
• 公開（公告）號: CN114583846A
• 公開（公告）日: 2022-06-03
• 發明（設計）人: 張浩;郭朝陽;王壁妍
• 申請（專利權）人: 西北工業大學太倉長三角研究院
• 主分類號: H02J50/20
• 分類號: H02J50/20;H02J7/00
• 代理公司: 蘇州瞪羚知識產權代理事務所(普通合伙) 32438
• 代理人: 郭曉宇

本發明公開了一種功放整流器雙模式切換電路，所述電路包括輸入/輸出匹配網絡、柵極/漏極偏置網絡、氮化鎵晶體管、耦合器、移相器、直流電源、射頻輸入電源、射頻/直流開關、發射/接收天線以及檢波器、穩壓器。利用時間反轉對偶理論，實現了在同一個電路結構下設備的功率放大以及整流功能的切換，本發明可以分為功率放大器與整流器兩種模式，兩種模式的切換僅需一直流開關與一射頻開關來實現，均可達到較高的功率效率，可實現設備的無線充放電，既可作為充電端也可作為發電端。

技術領域

本發明涉及無線功率傳輸系統領域，特別涉及一種功放整流器雙模式切換電路。

背景技術

無線功率傳輸技術可有效保障微型無人機續航，也可用于傳感器的無線供電。然而在現有技術中，設備無法同時實現功率放大與整流功能，因此本領域亟需一種射頻電路來同事實現功率放大和整流。

發明內容

本發明提出了一種功放整流器雙模式切換電路，該電路為射頻電路，可以以一種電路結構同時作為發射機中的功率放大器與接收機中的整流器，只需在開關的作用下，就可完成這兩種模式的切換。該電路可實現設備的無線充放電，既可作為充電端也可作為發電端。

具體地，本發明提供以下技術方案：

一方面，本發明提出了一種功放整流器雙模式切換電路，所述電路包括輸入/輸出匹配網絡、柵極偏置網絡、漏極偏置網絡、輸入輸出諧波控制網絡、氮化鎵晶體管、耦合器、移相器、直流電源、射頻輸入電源、射頻開關、直流開關、發射天線、接收天線、檢波器以及穩壓器；

所述電路包括功率放大器模式和整流器模式。

進一步地，在功率放大器模式下，

所述射頻開關連接功率源，所述直流開關連接漏極直流供電電源；

所述柵極偏置網絡的直流電壓由輸入射頻信號耦合出去的一部分射頻輸入功率經過檢波器整流產生電壓來提供；所述漏極偏置網絡直流電壓為單獨電壓源通過直流開關切換提供；

所述移相器與輸出端的耦合器不工作，靠近輸出端的檢波器處于開路狀態；

所述功率源提供輸入功率信號，連接輸入匹配到達晶體管，達到最佳的功率輸入；

所述柵極偏置網絡與漏極偏置網絡分別提供柵極、漏極直流偏置電壓，柵極直流偏置電壓與漏極直流偏置電壓給晶體管提供靜態工作點，輸入端經過晶體管再通過輸出匹配電路將放大后的功率信號再匹配給發射天線，經過發射天線將放大后的功率信號輻射出去完成功率放大；

在整流器模式下，

所述射頻開關連接移相器、所述直流開關連接等效電阻；

輸入端的耦合器，檢波器不工作；

功率放大器模式下的輸出端切換為整流器模式下的輸入端，接收天線接收射頻信號，將接收到的信號經過耦合器，一部分輸入功率經過檢波器與穩壓器來提供柵極偏置網絡所需直流電壓，一部分經過移相器提供柵極的小信號輸入功率，其余作為輸入端的輸入功率經過輸出匹配電路匹配到晶體管，轉化獲得的直流功率輸出輸出至等效電阻。

進一步地，穩壓器提供穩定電壓作用。

進一步地，所述功率放大器模式與整流器模式之間的切換由一射頻開關與一直流開關控制。

進一步地，所述功率放大器模式下，所述射頻開關連接功率源，所述直流開關連接直流供電電源，輸出端天線為發射天線模式。

進一步地，所述整流器模式下，所述射頻開關連接移相器端口，所述直流開關連接等效電阻端口，輸出端口天線轉變為接收天線為整流器提供射頻能量輸入。