射頻接收整流天線的研究與應(yīng)用.pdf

1、由于無線通信網(wǎng)絡(luò)的迅速發(fā)展,無線器件的能量補(bǔ)給問題已成為人們研究的重要課題之一?；诠夥l(fā)電、機(jī)械振動(dòng)或熱力效應(yīng)的能量收集系統(tǒng)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于民用、工業(yè)和軍事的許多領(lǐng)域。考慮到風(fēng)能、光能和熱能等自然能源的接收裝置有可能受到外部環(huán)境的影響和約束,吸收電磁能量的微波天線則為遠(yuǎn)程無線供能提供了一種有效的解決途徑。
　　 近些年在商業(yè)和軍事通信系統(tǒng)的發(fā)展中,低成本、重量輕的整流天線越來越受到青睞。作用于多頻段的整流天線能夠高效地從周圍環(huán)

2、境中接收微波能量,并且直接進(jìn)行能量形式的轉(zhuǎn)換,配合再充電技術(shù),為無線器件提供能量。由印制電路板制作的微帶貼片整流天線結(jié)構(gòu)簡單,體積小,接收面積大,增益高,容易實(shí)現(xiàn)所需要的極化形式,并易于設(shè)計(jì)和加工。最早的整流天線使用鋁條作為半波耦合極子天線,并采用橋式肖特基勢(shì)壘二極管的整流電路,在2.45GHz頻段獲得了較好的整流效率。目前國內(nèi)外對(duì)于整流天線的研究有一定的深度。
　　 借助計(jì)算機(jī)仿真軟件Agilent ADS和射頻電磁場分析軟件

3、Ansoft HFSS,本文設(shè)計(jì)了一款接收能量范圍較廣、整流效率較好且適用于ISM頻段的微帶貼片整流天線,并運(yùn)用微波暗室測量和微波矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀進(jìn)行了測試及優(yōu)化。課題重點(diǎn)在于分析多頻段、大功率跨度條件下工作的整流器匹配電路,基于S參數(shù)、諧波平衡、多重參數(shù)掃描等模擬仿真,提出了一種新穎有效的設(shè)計(jì)阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)的分析方法。盡管輸入阻抗的匹配受到二極管隨輸入功率變化的非線性行為的影響,微帶匹配網(wǎng)絡(luò)必須從頻率域和功率域兩個(gè)方面同時(shí)考慮,但是在對(duì)多

4、種配置的匹配電路進(jìn)行設(shè)計(jì)分析之后,整流器的性能是有可能提高的。該方法應(yīng)用于一個(gè)成本低、射頻直流轉(zhuǎn)換效率達(dá)到55％的零偏肖特基二極管整流器,實(shí)現(xiàn)了直流輸出電壓達(dá)到11V,直流輸出功率達(dá)到148mW。多重掃描參數(shù)的仿真方法具有其優(yōu)勢(shì),參與仿真的所有參數(shù)都由目標(biāo)給定的掃描參數(shù)控制,利用掃描參數(shù)的索引函數(shù),方便查看目標(biāo)情況下的S參數(shù),阻抗匹配情況通過頻域下的反射系數(shù)曲線及不同輸入功率情況下的回波損耗曲線得以表達(dá)。該方案提供了反射系數(shù)的多維變化,