[發明專利]一種極化不敏感的電磁整流表面

在審

• 申請號: 202211526664.2
• 申請日: 2022-12-01
• 公開（公告）號: CN115954677A
• 公開（公告）日: 2023-04-11
• 發明（設計）人: 程飛;王懷玉;杜春宏;黃卡瑪
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: H01Q15/00
• 分類號: H01Q15/00;H01Q17/00;H01Q23/00;H02J50/27;H02J50/00
• 代理公司: 廣東勰思律師事務所 44609
• 代理人: 付光耀

本發明公開了一種極化不敏感的電磁整流表面，解決了整流表面的效率易受入射電磁波極化方向的影響，匹配與直流合成電路復雜，能量損耗較大等問題。該整流表面介質基片(2)的上表面包含m行n列的大小形狀均相同的整流表面單元(1)，m、n為大于等于2的正整數，以及輸出濾波電路(4)，介質基片(2)的下表面被金屬地(3)所覆蓋，下表面包含了帶有金屬化通孔(13)的焊盤(14)以及肖特基二極管(15)；每個整流表面單元(1)包含了1個能量接收單元(11)、4條微帶線(12)，4個金屬化通孔(13)，位于下表面的4個焊盤(14)、以及4個肖特基二極管(15)。本發明具有對入射波極化方向不敏感，結構簡單，整流效率高的優點。

技術領域

本發明屬于微波射頻器件技術領域，尤其涉及微波射頻器件中的極化不敏感的電磁整流表面。

背景技術

電磁整流表面通過在周期電磁結構中加載肖特基二極管，可以捕獲特定頻率范圍的空間電磁能并轉化為直流電能，在遠距離無線電力傳輸系統與無線能量收集系統中有著廣闊的應用前景。例如，在發生地震，暴風雪等自然災害時，受災地區電力中斷，利用電磁整流表面可以迅速解決災民的用電需求，實現電力的緊急供應，為及時救援及災民的生活提供保障。再如，利用電磁整流表面可以在沒有海底電纜的條件下，將海上風力發電產生的電能直接傳送到陸地，既延長了風力發電設備的使用壽命，又減少了海底布線的成本。此外，隨著電動汽車的廣泛普及，電磁整流表面可以使電動車的遠距離無線自動充電成為可能，不僅能解決電動車充電時在固定電源上插拔電源線的繁瑣流程，也有助于緩解電動車充電樁數量不充足的問題，利于電動車的進一步普及，推進綠色城市與綠色交通的發展。

2017年發表在AppliedPhysicsLetters期刊上的文獻“Designinganefficientrectifyingcut-wiremetasurfaceforelectromagneticenergyharvesting”提出了一種基于切割線結構的整流超表面，該超表面能在6.75GHz的工作頻率下實現電磁能量的收集與整流，但其結構特征決定了這種整流表面只能接收單一極化方向的電磁波能量，能量捕獲效率極易受空間電磁波極化方向的影響，一旦極化失配，其工作效率會迅速降低，極大地限制了該整流表面的應用。同年，發表在AppliedPhysicsLetters期刊上的文獻“AmetasurfaceforconversionofelectromagneticradiationtoDC”提出了一種工作在3GHz的整流超表面，雖然這種整流表面對入射電磁波的極化方向不敏感，但其匹配網絡較復雜，導致較大的損耗，使效率降低，并且多層結構的加工成本也較高。

綜上所述，目前電磁整流表面面臨的主要問題是，如何使電磁整流表面對入射波的極化方向不敏感，如何簡化能量接收單元與整流部分之間的匹配電路，降低整流表面的損耗，提高整流表面的效率。

發明內容

本發明的目的是提出一種極化不敏感的電磁整流表面，克服現有整流表面易受入射波極化影響的缺點，以及電路結構復雜的缺點，解決現有整流表面效率低的問題。