[实用新型]一种采用阻抗压缩网络的高效率差分整流电路

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种微波整流电路，具体涉及一种采用阻抗压缩网络的高 效率差分整流电路。

背景技术

随着半导体技术的进步，电子电路变得越来越复杂，正如摩尔定律所揭示 的，芯片上的元器件数量飞速增加，功耗急剧增加很大。然而，电池容量的研 究进度赶不上芯片的能耗。近年来，为了延长电池寿命，使设备能长时间运转， 无线能量传输成为一个热门研究的方向。在有线能量传输不方便或不能实现时， 无线能量传输更能起到关键性的作用。

无线能量传输系统包括发射端和接收端。整个系统的能量传输效率很大程 度上取决于接收端的整流电路的效率，因此，提高整流电路的效率对提高整个 无线能量传输系统的性能具有重要意义。整流电路的实现形式有很多种类，如 将二极管与输出负载串联或并联构成整流电路，桥式整流电路，或者构成倍压 整流电路。然而大部分整流电路都优化设计在特定的输入功率和输出负载下工 作，但实际上由于周围环境和无线能量传输系统应用方式的影响，比如外界电 磁波的干扰，无线充电时的距离变化，或者整流电路后端接的稳压器等电路的 变化，整流电路的输入功率和输出负载会发生变化，从而引起整流电路输入阻 抗的变化，导致电路阻抗失配，进而降低整流效率。因此，整流电路在其他输 入功率和输出负载下效率下降非常快。所以，在文献《C.-J.LiandT.-C.Lee, “2.4-GHzHigh-efficiencyadaptivepowerharvester,”IEEETrans.VeryLargeScale Integr.(VLSI)Syst.,vol.22,no.2,pp.434-438,Feb.2014.》中介绍了一种自适应的 整流电路，能在输出电压超过某一设定值后切换电路到高功率工作状态，增加 工作功率范围。然而该类电路需要特别设置电路检测和控制切换系统，大幅度 增加了系统的复杂度。文献《J.Xu,andD.S.Ricketts,“Anefficient,watt-level microwaverectifierusinganimpedancecompressionnetwork(ICN)with applicationsinoutphasingenergyrecoverysystems,”IEEEMicrow.Wireless Compon.Lett.,vol.23,no.10,pp.542-544,Oct.2013.》引入了阻抗压缩网络，使 电路的输入阻抗能在不同输入功率条件下保持几乎不变，提高匹配性能，因而 电路能工作在更宽的输入功率范围下。现如今，差分馈电天线展示出其在整流 天线的应用中高效率的优点，而上述阻抗压缩整流电路具有单输入端口，不能 应用在差分天线中。

实用新型内容

为了克服现有技术存在的缺点与不足，本实用新型提供一种采用阻抗压缩 网络的高效率差分整流电路。

本实用新型首次将差分式的阻抗压缩网络与差分整流电路结合起来。差分 式的阻抗压缩网络能压缩差分整流电路的输入阻抗变化范围，提高整流电路的 匹配性能，使整个电路能在更宽的输入功率范围内保持高整流效率。同时，也 能减小输出负载变化对整流效率的影响。该采用阻抗压缩网络的差分整流电路 能与差分馈电天线连接使用。

本实用新型采用如下技术方案：

一种采用阻抗压缩网络的高效率差分整流电路，包括上层微带结构、中间 介质基板和底层金属地板，所述上层微带结构印制在中间介质基板的上表面， 所述底层金属地板印制在中间介质基板的下表面，所述上层微带结构由阻抗压 缩网络部分I和差分整流电路部分II连接构成。

所述阻抗压缩网络部分I包括第一路径及第二路径，所述第一路径由依次 连接的第一输入端口I/P1、第一微带线1和第三微带线3构成，第二路径由依 次连接的第二输入端口I/P2、第二微带线2和第四微带线4构成，所述第二微 带线2末端通过金属化过孔连接底层金属地板。

所述差分整流电路部分II包括第一整流路径及第二整流路径，所述第一整 流路径与阻抗压缩网络的第一路径连接，所述第二整流路径与阻抗压缩网络的 第二路径连接。

所述第一整流路径由第一整流路径的输入端口匹配网络部分、第一整流路 径的整流部分及第一整流路径的直流滤波网络部分构成。