[实用新型]一种基于微处理器控制的可重构整流天线系统

说明书

本实用新型公开了一种基于微处理器控制的可重构整流天线系统，包括整流天线系统和微处理器系统，所述整流天线系统包括接收天线和整流电路；所述微处理器系统与整流电路和接收天线相连；所述接收天线为可重构整流天线；所述接收天线包括一个主辐射贴片和分布在主辐射贴片四周的寄生贴片；所述微处理器系统包括微处理器，OLED液晶显示屏，与微处理器相连的下拉电阻。微处理器系统根据接收天线类型，通过比较接收天线在各个来波方向、工作频带或者极化方式下得到的直流能量大小，判断确定整流天线系统的最佳工作模式，最终控制开关的工作状态，使整流天线系统输出最高直流功率；本实用新型具有控制灵活，智能自适应等特点，应用前景广阔。

技术领域

本实用新型涉及微波天线技术领域，具体涉及一种基于微处理器控制的可重构整流天线系统。

背景技术

微波输能，采用微波能量经过自由空间进行能量传输，然后将其转换成直流能量，其中，整流天线是微波输能系统中的重要器件之一。目前，单一模式的整流天线应用场合比较单一，已不能满足用户的需求。因此，整流天线已向多模式，小型化发展。由D.Schaubert提出的可重构技术，即采用一个天线结构实现多个天线的功能，使天线实现了小型化和多模式。可重构天线有以下几种类型：频率可重构、极化可重构以及方向图可重构天线。其中，方向图可重构或极化可重构天线通过切换寄生贴片上开关的状态，控制天线不同的辐射特性(如波束方向或极化方式)，使天线在高增益下接收不同方向的来波或减少极化损失，提高自由空间传输效率；频率可重构天线通过控制天线上的可控器件状态，使天线在不同的工作频率下都能较好的工作。而整流电路将天线接收到的电磁波能量转换成直流电能，提供给负载。因此，将可重构技术引入到整流天线中，整流天线可多模式工作，灵活地接收周围空间中的不同频率、方向或极化的电磁来波，并由整流电路转换为直流，为电子设备提供电能。

而在多个发射天线的微波输能系统，往往空间中电磁波束的来波方向、接收天线的最佳工作频率、极化方式未知，方向图、频率、极化可重构整流天线可成为探测并接收未知来波方向、选择频率与极化方式的可行方案之一。通过控制开关的状态使得接收天线工作在最佳状态下，接收来波射频能量，并将其转换为直流能量。为了灵活地控制开关状态，需要一种自适应地来波检测与模式选择微处理器系统，它可以实时控制整流天线上开关状态，接收周围空间的来波能量。通过比较直流能量大小，检测并确定天线的工作模式，使整流天线可以输出最高直流功率。

文献“杨雪霞,梅欢,朱戈亮.双极化方向回溯整流天线阵列设计与实验[J].电波科学学报,2018,33(4):380-386.DOI:10.13443/j.cjors.2018071801.”公开了一种由双极化方向回溯VanAtta天线阵和差分整流电路组成的方向回溯整流天线阵,它能够避免接收波束未对准和收发天线极化失配而造成整流天线转换效率的急剧下降,使整流天线在宽入射角和任意极化时仍能保持稳定的直流输出。虽然它可以自动控制波束扫描方向，但其波束方向扫描角度有限，不能实现全向扫描。

文献“东晋雯,任晓飞,何绍林,李相众。一种基于AFSS的可重构天线设计[J/OL].电波科学学报:1-8[2020-05-12].”公开了一种基于有源频率选择表面(active frequencyselective surface,AFSS)的可重构天线。AFSS能够在3.4-3.6GHz、4.8-5.0GHz两个频段互为反射模式和透射模式，通过控制PIN二极管的开关状态来控制这两种模式，从而对全向馈源天线激励的电磁波进行调控，在不同频段下具有不同工作模式(反射或透射模式)，从而天线可实现波束动态扫描，在以上两个频段分别实现了全向\定向波束切换和波束360°扫描功能。但是，需要人为地控制直流电源的偏置电压来控制开关的状态，不能实现自适应控制开关状态。

实用新型内容