[发明专利]一种基于复阻抗压缩技术的高效率整流电路

说明书

本发明公开了一种基于复阻抗压缩技术的高效率宽功率范围的整流电路，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，其特征在于，所述上层微带结构由复阻抗压缩及匹配网络、对管整流电路结构、谐波抑制网络和负载端连接构成。本发明设计的复阻抗压缩网络和谐波抑制网络能使整流电路在更宽的输入功率范围内实现高整流效率，本发明复阻抗压缩网络具有严格的设计公式，同时还具有结构简单、设计灵活等优点。

技术领域

本发明涉及一种微波整流电路，具体涉及一种基于复阻抗压缩技术的高效率整流电路。

背景技术

近年来，无线能量传输(WPT:Wireless Power Transmission)技术越来越受到学术界和工业界的广泛关注。WPT具有广泛的应用场景，较为常见的有无线传感网络(WSN：Wireless Sensor Network)、RFID系统、电子设备的远距离充电等。这种能量传输方式可以克服传统的用电缆进行能量传输的诸多限制，大大扩大了该技术的应用领域。无线能量传输，是把能量首先转换为微波形式的能量经发射天线发射到自由空间中，经自由空间传播后，在接收端通过接收天线将能量接收后通过整流电路将射频能量转化为直流能量以供电子设备的使用。

接收端的天线和整流电路合起来构成了接收整流天线(Antenna+rectifier＝Rectenna)。整流电路作为整流天线中的一个核心组件，其性能也对整流天线的性能具有重要的影响。整流电路包括匹配网络、输入低通滤波器、整流器件(Schottky diode)、直通滤波器以及负载等部分。评价整流电路性能的最为关键的一个指标是射频到直流的转换效率(RF-to-dc Power Conversion Efficiency)。整流电路的转换效率与输入功率、负载以及匹配网络等部分有关。通常匹配网络都是针对一个特定的功率点进行设计的，当偏离该功率点后整流电路的效率会大幅度降低。

发明内容

为了克服现有技术存在的缺点与不足，本发明提供一种基于复阻抗压缩技术的高效率整流电路。

本发明公开的一种复阻抗压缩网络连接在整流电路的输入端，当整流电路的输入阻抗因输入功率变化而产生变化，导致阻抗失配效率下降时，该网络能减小整流电路的阻抗变化范围，提高匹配性能和整流效率，从而使整流电路能在更宽的输入功率范围内实现高整流效率。所述复阻抗压缩网络还具有结构简单、设计灵活等优点。所述整流电路还包括了直流阻断器、整流二极管和用谐波抑制网络实现的直流滤波器。

本发明采用如下技术方案：

一种基于复阻抗压缩技术的高效率整流电路，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，其特征在于，所述上层微带结构由复阻抗压缩及匹配网络I、对管整流电路结构II、谐波抑制网络III和负载端连接构成；

所述复阻抗压缩及匹配网络I由用于实现阻抗匹配的第一微带线1分别与用于实现复阻抗压缩的两个并联整流路径连接构成，所述两个并联整流路径具体为第一整流路径及第二整流路径，所述第一整流路径包括用于调控阻抗的第二微带线2和隔直流通交流的第一电容3，所述第二微带线2与第一电容3的一端连接，所述第二整流路径包括隔直流通交流的第二电容4；

所述对管整流电路结构II由第五微带线5、第一整流管6、第二整流管7、第八微带线8、第九微带线9、第三整流管10、第四整流管11和第十二微带线12构成，所述第一整流管6和第二整流管7的正极均加载在第十五微带线15与第一电容3的连接处，第一整流管6和第二整流管7的负极分别与第五微带线5和第八微带线8连接；所述第三整流管10和第四整流管11的正极均加载在第二十微带线20与第二电容4连接处，第三整流管10和第四整流管11的负极分别与第九微带线9和第十二微带线12连接；