[发明专利]一种双频圆极化整流天线

说明书

本发明提供一种双频圆极化整流天线，属于通信技术领域。涉及的双频圆极化整流天线包含接收双频圆极化天线和整流电路。接收双频圆极化天线采用两个方环形缝隙激励不同模和角形微带馈电技术实现双频圆极化天线设计。接收双频圆极化天线与整流电路直接连接，且两个肖特基二极管分别安装在主从支路，构成双频圆极化整流天线，以接收不确定的空间波。所设计的双频圆极化整流天线采用电感提高转换效率，具有成本低、结构紧凑、效率高、易于实现系统集成，为能量收集和无线充能提供了一种高效能量转换系统。

技术领域

本发明涉及一种双频圆极化整流天线，属于通信技术领域。

背景技术

随着通信系统的飞速发展和电磁波与微波技术的广泛应用，新兴的物联网已经广泛应用于医疗卫生服务、环境监测和制造业等诸多领域。物联网可以建立一个巨大的信息网络，该网络基于各种传感设备，如射频识别设备、无线传感器、全球定位系统和其他电子设备。随着物联网的普及，低功耗传感设备几乎随处可见，这需要大量的维护成本，因为电池需要充电或更换。此外，这些电子设备在大多数情况下应该便于携带和自我维持。因此，迫切需要无线充电。目前，已经对充电用无线电力传输进行了大量的研究。此外，电磁波的辐射，在空间产生了巨大的能量损耗，如何能有效地利用电磁波在空间的垃圾，有效提高电磁波的利用率，是目前无线充电的一种重要解决方案。微波功率传输(MPT:MicrowavePower Transmission)通过在远场收集电磁环境辐射的空间能量，为物联网设备或者是移动终端进行远距离充电，是无线设备长续航的解决方案之一。整流天线是收集环境射频能量的关键元件，其重点是提取和转换由电磁波辐射设备、无线电塔和广播站产生的射频信号。通过利用各种来源的可用射频设备，对电子设备进行无线供电。近年来研究者们设计了各种类型的整流天线，随着越来越多的通信频段的出现，多频段和宽带整流天线得到了广泛的发展和研究。此外，为了向小型飞机和无人机提供能量，传统的整流天线不能有效的满足移动目标的需求，且空间电磁波的极化旋转和变化会影响接收的性能。设计多频段圆极化整流天线可以有效地解决目前整流天线面临的难题，不幸的是，由于二极管和电路拓补结构的限制，传统的整流天线只能在窄输入功率范围内实现高频－直流转换效率。此外，通常天线和整流器通过SMA连接器连接，给系统带来额外的尺寸和重量。由于无人机等飞行设备的有效载荷有限，整流天线的外形需要缩小。那么设计双频圆极化整流天线不失为一种解决该问题的良好措施，且可以在天线基板的背面部署整流电路，使结构更加紧凑。

发明内容

本发明的目的是提出一种双频圆极化整流天线，以实现收集环境中射频能量的目的。本发明提供的双频圆极化天线，可覆盖两个5G通信波段，并且能收集多种极化的入射波，减少5G能量的外向辐射，有效利用5G的能量，整流电路可以实现两个频段的整流，且只有一个负载(109)，可以有效减少电路元件带来的损耗，实现紧凑、高效能量转化和能量收集，拓展5G的应用。

本发明的目的是这样实现的：包括接收双频圆极化天线和整流电路两个部分；双频圆极化天线包括介质基板102、分别设置在介质基板102两侧的同心方环形缝隙辐射单元101和微带馈电103；整流电路设置在介质基板102上且与微带馈电103同侧，包括双频阻抗匹配网络104、二极管D1105、二极管D2106、电感107、扇形枝节108、负载109、微带传输线110，接收双频圆极化天线的输出端微带馈电103与整流电路的输入端的双频阻抗匹配网络104相连，整流电路各部分通过微带传输线110相连接。

本发明还包括这样一些结构特征：

1.同心方环形缝隙辐射单元为两个同心方环形缝隙，且位于外部的方环形缝隙一对边上设置有方形凸起，内部的方环形缝隙另一对边上设置有方形凹槽。