CN106849380A - 一种基于Butler矩阵的相控微波能量收集装置及方法 - Google Patents

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章罗锴
刘辉
李俊龙
盘积伟
何赛灵
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Abstract

本发明公开了一种基于Butler矩阵的相控微波能量收集装置及方法，装置包括：能量收集天线、Butler矩阵、第一译码器多路开关、整流电路、第二译码器多路开关、A/D转换器、储能电路和单片机；Butler矩阵的N个输入端口分别与N个天线相连；第一译码器多路开关分别与Butler矩阵的N个输出端口和整流电路相连；整流电路继续连接第二译码器多路开关；第二译码器多路开关分别与A/D转换器和储能电路相连；单片机分别与第一译码器多路开关、第二译码器多路开关和A/D转换器相连。本发明可以通过Butler矩阵调节天线接收电磁波的方向，从而选择接收能量最大的方向的微波能量。

Description

一种基于Butler矩阵的相控微波能量收集装置及方法
技术领域
本发明涉及微波能量收集技术领域，特别涉及一种基于Butler矩阵的相控微波能量收集装置及方法。
背景技术
目前所用的微波能量收集大都只能收集某一固定方向上的微波，而在不同的方向中微波能量是不同的，这样就不能保证微波能量收集装置的收集方向是最大来波方向。因此有必要提供一种能够收集所处环境中最大来波方向上的微波能量的装置，灵活地实现微波能量收集，提高收集效率。
发明内容
本发明的主要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种基于Butler矩阵的相控微波能量收集装置，能够收集所处环境中最大来波方向上的微波能量。
本发明的另一目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种基于上述装置的能量收集方法，能够收集所处环境中最大来波方向上的微波能量。
本发明的目的通过以下的技术方案实现：
一种基于Butler矩阵的相控微波能量收集装置，包括：能量收集天线、Butler矩阵、第一译码器多路开关、整流电路、第二译码器多路开关、A/D转换器、储能电路和单片机；能量收集天线包括N个天线；Butler矩阵包括N个输入端口和N个输出端口；
Butler矩阵的N个输入端口分别与N个天线相连；第一译码器多路开关分别与Butler矩阵的N个输出端口和整流电路相连；整流电路继续连接第二译码器多路开关；第二译码器多路开关分别与A/D转换器和储能电路相连；单片机分别与第一译码器多路开关、第二译码器多路开关和A/D转换器相连。
优选的，整流电路由整流二极管构成。
优选的，储能电路由电容器构成。
优选的，Butler矩阵为由N个输入端口和N个输出端口构成的微带馈电网络。
优选的，N为偶数。
优选的，N等于4。
一种基于上述装置的能量收集方法，包括：
使用N个天线收集不同方向的信号，经过Butler矩阵的不同输出端口输出；
单片机控制第二译码器多路开关与储能电路间断开，与A/D转换器连接；
单片机控制第一译码器多路开关选择Butler矩阵的某一路输出与整流电路相连，天线收集的信号通过A/D转换器变为数字信号输入单片机记录下来；
第一译码器多路开关选择不同的Butler矩阵输出与整流电路相连，直到天线的每一路信号都被记录下来；
单片机比较每一路信号的大小选择信号最大的一路，然后控制第一译码器多路开关选择信号最大的一路与整流电路相连；
单片机控制第二译码器多路开关将整流电路与储能电路接通，使得储能电路接收到能量最大的微波。
本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：
本发明可以通过Butler矩阵调节天线接收电磁波的方向，从而选择接收能量最大的方向的微波能量。
附图说明
图1是实施例装置示意图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
一种基于Butler矩阵的相控微波能量收集装置，如图1所示：包括能量收集天线、Butler矩阵、译码器多路开关1、整流电路、译码器多路开关2、A/D转换器、储能电路和单片机；能量收集天线为N个相同的天线；Butler矩阵为由N个输入端口和N个输出端口构成的微带馈电网络；整流电路由整流二极管构成；储能电路由电容器构成；
Butler矩阵的N个输入端口分别与N个能量收集天线相连；译码器多路开关1分别与Butler矩阵的N个输出端口和整流电路相连；整流电路继续连接译码器多路开关2；译码器多路开关2分别与A/D转换器和储能电路相连；单片机分别与译码器多路开关1、译码器多路开关2和A/D转换器相连。
将本装置放置在环境中，本装置的Butler矩阵的不同输出端口即对应于天线阵列的不同接收方向，工作时单片机首先控制译码器多路开关2与A/D转换器相连，此时译码器多路开关2与储能电路间是断开的；通过天线收集的交流电通过整流电路变为直流又通过A/D转换器变为数字信号输入单片机记录下来。
单片机控制译码器多路开关1选择Butler矩阵的某一路输出与整流电路相连，Butler矩阵的每一个输出端的交流电最后都变为数字信号输入单片机记录下来。单片机通过比较每一路信号的大小选择信号最大的一路，然后控制译码器多路开关1调整选择信号最大的一路，单片机通过控制译码器多路开关2将整流电路与储能电路接通，此时储能电路所接收到的能量即为最大了。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种基于Butler矩阵的相控微波能量收集装置，其特征在于，包括：能量收集天线、Butler矩阵、第一译码器多路开关、整流电路、第二译码器多路开关、A/D转换器、储能电路和单片机；能量收集天线包括N个天线；Butler矩阵包括N个输入端口和N个输出端口；
Butler矩阵的N个输入端口分别与N个天线相连；第一译码器多路开关分别与Butler矩阵的N个输出端口和整流电路相连；整流电路继续连接第二译码器多路开关；第二译码器多路开关分别与A/D转换器和储能电路相连；单片机分别与第一译码器多路开关、第二译码器多路开关和A/D转换器相连。
2.根据权利要求1所述的基于Butler矩阵的相控微波能量收集装置，其特征在于，整流电路由整流二极管构成。
3.根据权利要求1所述的基于Butler矩阵的相控微波能量收集装置，其特征在于，储能电路由电容器构成。
4.根据权利要求1所述的基于Butler矩阵的相控微波能量收集装置，其特征在于，Butler矩阵为由N个输入端口和N个输出端口构成的微带馈电网络。
5.根据权利要求1所述的基于Butler矩阵的相控微波能量收集装置，其特征在于，N为偶数。
6.根据权利要求1所述的基于Butler矩阵的相控微波能量收集装置，其特征在于，N等于4。
7.一种基于权利要求1所述的装置的能量收集方法，其特征在于，包括步骤：
使用N个天线收集不同方向的信号，经过Butler矩阵的不同输出端口输出；
单片机控制第二译码器多路开关与储能电路间断开，与A/D转换器连接；
单片机控制第一译码器多路开关选择Butler矩阵的某一路输出与整流电路相连，天线收集的信号通过A/D转换器变为数字信号输入单片机记录下来；
第一译码器多路开关选择不同的Butler矩阵输出与整流电路相连，直到天线的每一路信号都被记录下来；
单片机比较每一路信号的大小选择信号最大的一路，然后控制第一译码器多路开关选择信号最大的一路与整流电路相连；
单片机控制第二译码器多路开关将整流电路与储能电路接通，使得储能电路接收到能量最大的微波。
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