CN110137678B - 一种倍压式射频整流天线 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种倍压式射频整流天线，包括天线和倍压整流电路，其特征在于天线通过在PCB介质板材上表面以覆铜方式设置的T‑匹配结构对称振子天线实现，倍压整流电路采用差分电荷泵电路结构，倍压整流电路通过集总元件直接焊接而成，倍压整流电路与天线采用焊接方式连接；优点是尺寸较小，且在当前较宽的输入功率范围内都能具有较高的整流效率和较高的输出电压。

Description

一种倍压式射频整流天线

技术领域

本发明涉及一种射频整流天线，尤其是涉及一种倍压式射频整流天线。

背景技术

微波无线功率传输与能量捕获技术主要用于远距离能量传输和能量收集，随着大功率微波源的逐渐成熟与微波整流二极管性能的提高，无线能量传输系统的整流效率也在不断提升。近年来，随着物联网技术的发展，万物互联的概念逐渐深入人心，但物联网节点的供电问题成为其瓶颈技术之一，而微波无线功率传输与能量捕获技术将为该类型场景的供电问题提供了一个行之有效的技术手段。作为微波无线功率传输系统中最关键的部分，微波整流天线的性能直接关系到整个微波无线功率传输系统的实用性评价，其输入功率范围、频率带宽、负载范围、效率和输出电压幅度等几项重要指标逐渐成为微波无线功率传输系统设计所重点考虑的因素。

射频整流天线是目前使用最为广泛的一种微波整流天线。传统的射频整流天线通常采用非平衡性单端口馈电模式，且输入阻抗一般设计为50Ω或75Ω等纯电阻形式，因此该射频整流天线中需要额外配备阻抗匹配电路以实现天线输入阻抗与整流电路阻抗的共轭匹配，这将导致该射频整流天线的尺寸变大。另外，整流天线接收的输入功率通常会在较宽的范围内变化，传统的射频整流天线很难做到低输入功率和高输入功率同时实现高转换效率。特别地，在低输入功率段即使某些设计能实现较好的转换效率，却很难获得较高的输出电压，进而无法驱动负载电路。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种尺寸较小，且在当前较宽的输入功率范围内都能具有较高的整流效率和较高的输出电压的倍压式射频整流天线。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种倍压式射频整流天线，包括天线和倍压整流电路，其特征在于所述的天线通过在PCB介质板材上表面以覆铜方式设置的T-匹配结构对称振子天线实现，所述的倍压整流电路采用差分电荷泵电路结构，所述的倍压整流电路通过集总元件直接焊接而成，所述的倍压整流电路与所述的天线采用焊接方式连接。

所述的倍压整流电路包括第一电容、第二电容、第三电容、第一整流二极管、第二整流二极管、第一电阻、第一PIN脚、第二PIN脚、第三PIN脚、第四PIN脚和第五PIN脚，所述的第一整流二极管和所述的第二整流二极管均采用串联对管式肖特基二极管实现，所述的第一整流二极管和所述的第二整流二极管分别具有阳极、阴极和公共端，所述的第一PIN脚、所述的第二PIN脚、所述的第三PIN脚、所述的第四PIN脚和所述的第五PIN脚分别通过在所述的PCB介质板材上表面覆铜形成，所述的第一电容、所述的第一PIN脚、所述的第一整流二极管和所述的第三PIN脚按照从前往后的顺序分布在所述的PCB介质板材上表面，所述的第二电容、所述的第二PIN脚、所述的第二整流二极管和所述的第四PIN脚按照从前往后的顺序分布在所述的PCB介质板材上表面，所述的第一电容和所述的第二电容、所述的第一整流二极管和所述的第二整流二极管、所述的第一PIN脚和所述的第二PIN脚以及所述的第三PIN脚和所述的第四PIN脚分别左右对称间隔排布且其左右对称线重合，所述的第五PIN脚位于所述的第三PIN脚的前部和所述的第四PIN脚的前部之间，所述的第五PIN脚为左右对称图形且其左右对称线与所述的第一电容和所述的第二电容的左右对称线重合，所述的第一电容的一端与所述的天线采用焊接方式连接，所述的第二电容的一端与所述的天线采用焊接方式连接，所述的第一电容的另一端焊接在所述的第一PIN脚上，所述的第二电容的另一端焊接在所述的第二PIN脚上，所述的第一整流二极管的公共端焊接在所述的第一PIN脚上，所述的第二整流二极管的公共端焊接在所述的第二PIN脚上，所述的第一整流二极管的阳极焊接在所述的第二PIN脚上，所述的第一整流二极管的阴极焊接在所述的第五PIN脚上，所述的第二整流二极管的阴极焊接在所述的第四PIN脚上，所述的第二整流二极管的阳极焊接在所述的第五PIN脚上，所述的第三电容和所述的第一电阻位于所述的第三PIN脚的后部和所述的第四PIN脚的后部之间，所述的第三电容位于所述的第一电阻的前侧，所述的第三电容的两端分别焊接在所述的第三PIN脚和所述的第四PIN脚上，所述的第一电阻的两端分别焊接在所述的第三PIN脚和所述的第四PIN脚上，所述的第三电容的左右对称线、所述的第一电阻的左右对称线与所述的第一电容和所述的第二电容的左右对称线重合。

所述的T-匹配结构对称振子天线包括T匹配单元、第一辐射单元和第二辐射单元，所述的第一辐射单元位于所述的T匹配单元的左侧，所述的第二辐射单元位于所述的T匹配单元的右侧；所述的T匹配单元包括附着在所述的PCB介质板材上表面的等腰梯形覆铜层、第一L型覆铜层和第二L型覆铜层，所述的第一L型覆铜层和所述的第二L型覆铜层分别位于所述的等腰梯形覆铜层的前侧，所述的第一L型覆铜层位于所述的第二L型覆铜层的左侧，所述的等腰梯形覆铜层的上底位于其下底的后侧，所述的等腰梯形覆铜层上分别设置有等腰梯形槽和第一矩形槽，所述的PCB介质板材的上表面在所述的等腰梯形槽和所述的第一矩形槽处暴露出来，所述的等腰梯形槽的上底位于其下底的后侧，所述的等腰梯形槽的高小于所述的等腰梯形覆铜层的高，所述的等腰梯形槽的下底平行于所述的等腰梯形覆铜层的下底，所述的等腰梯形槽的下底与所述的等腰梯形覆铜层的下底之间具有一段距离，所述的等腰梯形槽的上底与所述的等腰梯形覆铜层的上底之间具有一段距离，所述的第一矩形槽的前端面平行于所述的等腰梯形覆铜层的下底，所述的第一矩形槽的前端面与所述的等腰梯形槽的上底连通，所述的第一矩形槽的后端面与所述的等腰梯形覆铜层的上底位于同一平面，所述的等腰梯形覆铜层、所述的等腰梯形槽和所述的第一矩形槽的对称线分别与所述的第一电容和所述的第二电容的左右对称线重合；所述的第一L型覆铜层包括第一矩形覆铜层和第二矩形覆铜层，所述的第一矩形覆铜层的前端面与所述的等腰梯形覆铜层的下底平行，所述的第一矩形覆铜层的后端面与所述的等腰梯形覆铜层的下底连接，所述的第二矩形覆铜层位于所述的第一矩形覆铜层的左侧，所述的第二矩形覆铜层的前端面与所述的第一矩形覆铜层的前端面位于同一平面，所述的第二矩形覆铜层的右端面与所述的第一矩形覆铜层的左端面连接，所述的第二矩形覆铜层沿前后方向的长度小于所述的第一矩形覆铜层沿前后方向的长度，所述的第二矩形覆铜层的左端面位于所述的等腰梯形覆铜层的右侧，所述的第一矩形覆铜层的左端面位于所述的等腰梯形覆铜层的下底左端的右侧，所述的第一L型覆铜层和所述的第二L型覆铜层相对于所述的等腰梯形覆铜层的对称线左右对称，且所述的第一L型覆铜层和所述的第二L型覆铜层不连接；所述的第一辐射单元包括按照从左到右顺序依次排布的第三矩形覆铜层、第四矩形覆铜层、第五矩形覆铜层、第六矩形覆铜层和第七矩形覆铜层，所述的第三矩形覆铜层、所述的第四矩形覆铜层、所述的第五矩形覆铜层、所述的第六矩形覆铜层和所述的第七矩形覆铜层分别附着在所述的PCB介质板材上表面，所述的第三矩形覆铜层的前端面所在平面、所述的第四矩形覆铜层的前端面所在平面、所述的第五矩形覆铜层的前端面所在平面、所述的第六矩形覆铜层的前端面所在平面和所述的第七矩形覆铜层的前端面所在平面分别与所述的第二矩形覆铜层的前端面所在平面重合，所述的第三矩形覆铜层的右端面与所述的第四矩形覆铜层的左端面连接，所述的第四矩形覆铜层的右端面与所述的第五矩形覆铜层的左端面连接，所述的第五矩形覆铜层的右端面与所述的第六矩形覆铜层的左端面连接，所述的第六矩形覆铜层的右端面与所述的第七矩形覆铜层的左端面连接，所述的第七矩形覆铜层的右端面与所述的第一L型覆铜层中的第二矩形覆铜层的左端面连接，所述的第三矩形覆铜层的后端面、所述的第五矩形覆铜层的后端面和所述的第七矩形覆铜层的后端面位于同一平面且该平面位于所述的等腰梯形覆铜层的上底所在平面的后侧，所述的第四矩形覆铜层沿前后方向的长度小于所述的第三矩形覆铜层沿前后方向的长度，所述的第五矩形覆铜层上从前向后依次开设有第一辐射槽、第二辐射槽和第三辐射槽，所述的PCB介质板材的上表面在所述的第一辐射槽、所述的第二辐射槽和所述的第三辐射槽处暴露出来，所述的第一辐射槽、所述的第二辐射槽和所述的第三辐射槽均为矩形，所述的第一辐射槽的前端面设置在所述的第五矩形覆铜层的前端面上，所述的第一辐射槽沿左右方向的长度、所述的第一辐射槽的左端面所在平面与所述的第五矩形覆铜层的左端面所在平面之间的距离以及所述的第一辐射槽的右端面所在平面与所述的第五矩形覆铜层的右端面所在平面之间的距离均相等，所述的第一辐射槽的左端面、所述的第二辐射槽的左端面和所述的第三辐射槽的左端面位于同一平面，所述的第一辐射槽的右端面、所述的第二辐射槽的右端面和所述的第三辐射槽的右端面位于同一平面，所述的第一辐射槽的后端面与所述的第二辐射槽的前端面之间具有一段距离，所述的第二辐射槽的后端面与所述的第三辐射槽的前端面之间具有一段距离，所述的第三辐射槽的后端面与所述的第五矩形覆铜层的后端面之间具有一段距离，所述的第六矩形覆铜层沿左右方向的长度和所述的第六矩形覆铜层沿前后方向的长度分别与所述的第一辐射槽沿左右方向的长度，所述的第七矩形覆铜层上从前向后依次开设有第四辐射槽、第五辐射槽和第六辐射槽，所述的第四辐射槽、所述的第五辐射槽和所述的第六辐射槽均为矩形，所述的第四辐射槽的前端面设置在所述的第七矩形覆铜层的前端面上，所述的第四辐射槽沿左右方向的长度、所述的第四辐射槽的左端面所在平面与所述的第七矩形覆铜层的左端面所在平面之间的距离以及所述的第四辐射槽的右端面所在平面与所述的第七矩形覆铜层的右端面所在平面之间的距离均相等，所述的第四辐射槽的左端面、所述的第五辐射槽的左端面和所述的第六辐射槽的左端面位于同一平面，所述的第四辐射槽的右端面、所述的第五辐射槽的右端面和所述的第六辐射槽的右端面位于同一平面，所述的第四辐射槽的后端面与所述的第五辐射槽的前端面之间具有一段距离，所述的第五辐射槽的后端面与所述的第六辐射槽的前端面之间具有一段距离，所述的第六辐射槽的后端面与所述的第七矩形覆铜层的后端面之间具有一段距离，所述的第七矩形覆铜层沿左右方向的长度等于所述的第五矩形覆铜层沿左右方向的长度，所述的第四辐射槽的后端面与所述的第一辐射槽的后端面所在平面重合，所述的第五辐射槽的后端面与所述的第二辐射槽的后端面所在平面重合，所述的第六辐射槽的后端面与所述的第三辐射槽的后端面所在平面重合；所述的第二辐射单元与所述的第一辐射单元相对于所述的等腰梯形覆铜层的对称线左右对称；所述的第一电容的一端焊接在所述的等腰梯形覆铜层上且其焊接处位于所述的第一矩形槽的左侧，所述的第二电容的一端焊接在所述的等腰梯形覆铜层上且其焊接处位于所述的第一矩形槽的右侧。该结构中，T匹配单元、第一辐射单元和第二辐射单元实现的T-匹配结构对称振子天线结构直接实现其输出阻抗与倍压整流电路输入阻抗的匹配，无需增加额外阻抗匹配电路，使得整体结构更加紧凑，进一步减小本发明的射频整流天线的尺寸。

与现有技术相比，本发明的优点在于通过在PCB介质板材上表面以覆铜方式设置的T-匹配结构对称振子天线实现天线，倍压整流电路采用差分电荷泵电路结构，倍压整流电路通过集总元件直接焊接而成，倍压整流电路与天线采用焊接方式连接实现共轭匹配，由于倍压整流电路的各元件之间没有导线连接，倍压整流电路尺寸非常小，而且倍压整流电路采用差分电荷泵电路结构实现，可实现低输入功率条件下的高直流电压输出，由此本发明的射频整流天线集成度高、结构简单、成本低廉，尺寸较小，且在当前较宽的输入功率范围内都能具有较高的整流效率和较高的输出电压，通过实验仿真，本发明的天线增益为2.6dB，输入功率在-10dBm以上时的整流效率均超过20％，输入功率为5dBm时整流效率最高可达78％，输入功率为10dBm时整流效率仍超过72％。

附图说明

图1为本发明的倍压式射频整流天线的结构图；

图2为本发明的倍压式射频整流天线中T-匹配结构对称振子天线的结构图；

图3为本发明的倍压式射频整流天线中T匹配单元的结构图；

图4为本发明的倍压式射频整流天线中第一辐射单元的结构图；

图5为本发明的倍压式射频整流天线中倍压整流电路的结构图；

图6为本发明的倍压式射频整流天线输入阻抗仿真图；

图7为本发明的倍压式射频整流天线S11参数仿真图；

图8为本发明的倍压式射频整流天线H面方向图仿真图；

图9为本发明的倍压式射频整流天线整流效率与输出DC(直流)电压仿真图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

实施例一：一种倍压式射频整流天线，包括天线和倍压整流电路1，天线通过在PCB介质板材上表面以覆铜方式设置的T-匹配结构对称振子天线2实现，倍压整流电路1采用差分电荷泵电路结构，倍压整流电路1通过集总元件直接焊接而成，倍压整流电路1与天线采用焊接方式连接。

本实施例中，如图1～5所示，倍压整流电路1包括第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第一整流二极管D1、第二整流二极管D2、第一电阻R1、第一PIN脚P1、第二PIN脚P2、第三PIN脚P3、第四PIN脚P4和第五PIN脚P5，第一整流二极管D1和第二整流二极管D2均采用串联对管式肖特基二极管实现，第一整流二极管D1和第二整流二极管D2分别具有阳极、阴极和公共端，第一PIN脚P1、第二PIN脚P2、第三PIN脚P3、第四PIN脚P4和第五PIN脚P5分别通过在PCB介质板材上表面覆铜形成，第一电容C1、第一PIN脚P1、第一整流二极管D1和第三PIN脚P3按照从前往后的顺序分布在PCB介质板材上表面，第二电容C2、第二PIN脚P2、第二整流二极管D2和第四PIN脚P4按照从前往后的顺序分布在PCB介质板材上表面，第一电容C1和第二电容C2、第一整流二极管D1和第二整流二极管D2、第一PIN脚P1和第二PIN脚P2以及第三PIN脚P3和第四PIN脚P4分别左右对称间隔排布且其左右对称线重合，第五PIN脚P5位于第三PIN脚P3的前部和第四PIN脚P4的前部之间，第五PIN脚P5为左右对称图形且其左右对称线与第一电容C1和第二电容C2的左右对称线重合，第一电容C1的一端与天线采用焊接方式连接，第二电容C2的一端与天线采用焊接方式连接，第一电容C1的另一端焊接在第一PIN脚P1上，第二电容C2的另一端焊接在第二PIN脚P2上，第一整流二极管D1的公共端焊接在第一PIN脚P1上，第二整流二极管D2的公共端焊接在第二PIN脚P2上，第一整流二极管D1的阳极焊接在第二PIN脚P2上，第一整流二极管D1的阴极焊接在第五PIN脚P5上，第二整流二极管D2的阴极焊接在第四PIN脚P4上，第二整流二极管D2的阳极焊接在第五PIN脚P5上，第三电容C3和第一电阻R1位于第三PIN脚P3的后部和第四PIN脚P4的后部之间，第三电容C3位于第一电阻R1的前侧，第三电容C3的两端分别焊接在第三PIN脚P3和第四PIN脚P4上，第一电阻R1的两端分别焊接在第三PIN脚P3和第四PIN脚P4上，第三电容C3的左右对称线、第一电阻R1的左右对称线与第一电容C1和第二电容C2的左右对称线重合。

本实施例中，T-匹配结构对称振子天线2包括T匹配单元3、第一辐射单元4和第二辐射单元5，第一辐射单元4位于T匹配单元3的左侧，第二辐射单元5位于T匹配单元3的右侧；T匹配单元3包括附着在PCB介质板材上表面的等腰梯形覆铜层6、第一L型覆铜层7和第二L型覆铜层8，第一L型覆铜层7和第二L型覆铜层8分别位于等腰梯形覆铜层6的前侧，第一L型覆铜层7位于第二L型覆铜层8的左侧，等腰梯形覆铜层6的上底位于其下底的后侧，等腰梯形覆铜层6上分别设置有等腰梯形槽9和第一矩形槽10，PCB介质板材的上表面在等腰梯形槽9和第一矩形槽10处暴露出来，等腰梯形槽9的上底位于其下底的后侧，等腰梯形槽9的高小于等腰梯形覆铜层6的高，等腰梯形槽9的下底平行于等腰梯形覆铜层6的下底，等腰梯形槽9的下底与等腰梯形覆铜层6的下底之间具有一段距离，等腰梯形槽9的上底与等腰梯形覆铜层6的上底之间具有一段距离，第一矩形槽10的前端面平行于等腰梯形覆铜层6的下底，第一矩形槽10的前端面与等腰梯形槽9的上底连通，第一矩形槽10的后端面与等腰梯形覆铜层6的上底位于同一平面，等腰梯形覆铜层6、等腰梯形槽9和第一矩形槽10的对称线分别与第一电容C1和第二电容C2的左右对称线重合；第一L型覆铜层7包括第一矩形覆铜层11和第二矩形覆铜层12，第一矩形覆铜层11的前端面与等腰梯形覆铜层6的下底平行，第一矩形覆铜层11的后端面与等腰梯形覆铜层6的下底连接，第二矩形覆铜层12位于第一矩形覆铜层11的左侧，第二矩形覆铜层12的前端面与第一矩形覆铜层11的前端面位于同一平面，第二矩形覆铜层12的右端面与第一矩形覆铜层11的左端面连接，第二矩形覆铜层12沿前后方向的长度小于第一矩形覆铜层11沿前后方向的长度，第二矩形覆铜层12的左端面位于等腰梯形覆铜层6的右侧，第一矩形覆铜层11的左端面位于等腰梯形覆铜层6的下底左端的右侧，第一L型覆铜层7和第二L型覆铜层8相对于等腰梯形覆铜层6的对称线左右对称，且第一L型覆铜层7和第二L型覆铜层8不连接；第一辐射单元4包括按照从左到右顺序依次排布的第三矩形覆铜层13、第四矩形覆铜层14、第五矩形覆铜层15、第六矩形覆铜层16和第七矩形覆铜层17，第三矩形覆铜层13、第四矩形覆铜层14、第五矩形覆铜层15、第六矩形覆铜层16和第七矩形覆铜层17分别附着在PCB介质板材上表面，第三矩形覆铜层13的前端面所在平面、第四矩形覆铜层14的前端面所在平面、第五矩形覆铜层15的前端面所在平面、第六矩形覆铜层16的前端面所在平面和第七矩形覆铜层17的前端面所在平面分别与第二矩形覆铜层12的前端面所在平面重合，第三矩形覆铜层13的右端面与第四矩形覆铜层14的左端面连接，第四矩形覆铜层14的右端面与第五矩形覆铜层15的左端面连接，第五矩形覆铜层15的右端面与第六矩形覆铜层16的左端面连接，第六矩形覆铜层16的右端面与第七矩形覆铜层17的左端面连接，第七矩形覆铜层17的右端面与第一L型覆铜层7中的第二矩形覆铜层12的左端面连接，第三矩形覆铜层13的后端面、第五矩形覆铜层15的后端面和第七矩形覆铜层17的后端面位于同一平面且该平面位于等腰梯形覆铜层6的上底所在平面的后侧，第四矩形覆铜层14沿前后方向的长度小于第三矩形覆铜层13沿前后方向的长度，第五矩形覆铜层15上从前向后依次开设有第一辐射槽18、第二辐射槽19和第三辐射槽20，PCB介质板材的上表面在第一辐射槽18、第二辐射槽19和第三辐射槽20处暴露出来，第一辐射槽18、第二辐射槽19和第三辐射槽20均为矩形，第一辐射槽18的前端面设置在第五矩形覆铜层15的前端面上，第一辐射槽18沿左右方向的长度、第一辐射槽18的左端面所在平面与第五矩形覆铜层15的左端面所在平面之间的距离以及第一辐射槽18的右端面所在平面与第五矩形覆铜层15的右端面所在平面之间的距离均相等，第一辐射槽18的左端面、第二辐射槽19的左端面和第三辐射槽20的左端面位于同一平面，第一辐射槽18的右端面、第二辐射槽19的右端面和第三辐射槽20的右端面位于同一平面，第一辐射槽18的后端面与第二辐射槽19的前端面之间具有一段距离，第二辐射槽19的后端面与第三辐射槽20的前端面之间具有一段距离，第三辐射槽20的后端面与第五矩形覆铜层15的后端面之间具有一段距离，第六矩形覆铜层16沿左右方向的长度和第六矩形覆铜层16沿前后方向的长度分别与第一辐射槽18沿左右方向的长度，第七矩形覆铜层17上从前向后依次开设有第四辐射槽21、第五辐射槽22和第六辐射槽23，第四辐射槽21、第五辐射槽22和第六辐射槽23均为矩形，第四辐射槽21的前端面设置在第七矩形覆铜层17的前端面上，第四辐射槽21沿左右方向的长度、第四辐射槽21的左端面所在平面与第七矩形覆铜层17的左端面所在平面之间的距离以及第四辐射槽21的右端面所在平面与第七矩形覆铜层17的右端面所在平面之间的距离均相等，第四辐射槽21的左端面、第五辐射槽22的左端面和第六辐射槽23的左端面位于同一平面，第四辐射槽21的右端面、第五辐射槽22的右端面和第六辐射槽23的右端面位于同一平面，第四辐射槽21的后端面与第五辐射槽22的前端面之间具有一段距离，第五辐射槽22的后端面与第六辐射槽23的前端面之间具有一段距离，第六辐射槽23的后端面与第七矩形覆铜层17的后端面之间具有一段距离，第七矩形覆铜层17沿左右方向的长度等于第五矩形覆铜层15沿左右方向的长度，第四辐射槽21的后端面与第一辐射槽18的后端面所在平面重合，第五辐射槽22的后端面与第二辐射槽19的后端面所在平面重合，第六辐射槽23的后端面与第三辐射槽20的后端面所在平面重合；第二辐射单元5与第一辐射单元4相对于等腰梯形覆铜层6的对称线左右对称；第一电容C1的一端焊接在等腰梯形覆铜层6上且其焊接处位于第一矩形槽10的左侧，第二电容C2的一端焊接在等腰梯形覆铜层6上且其焊接处位于第一矩形槽10的右侧。

本实施例中，PCB介质板材采用FR4材料，厚度为1.6mm，介电常数为4.4，损耗正切为0.02。

本实施例中，第一电容C1、第二电容C2和第三电容C3均为村田0603型22μF贴片电容，第一电阻的电阻值为10KΩ，第一整流二极管D1和第二整流二极管D2的型号为HSMS2862。等腰梯形覆铜层6的上底为15mm，下底为18mm，高位6.5mm，等腰梯形槽9上底为8mm，下底为12.6mm，高为3.8mm，第一矩形槽10左右方向的长度为2.2mm，前后方向的长度为1mm。第一矩形覆铜层11左右方向的长度为3.6mm，前后方向的长度为3.5mm；第二矩形覆铜层12左右方向的长度为4.4mm，前后方向的长度为2mm；第三矩形覆铜层13左右方向的长度为18mm，前后方向的长度为11mm；第四矩形覆铜层14左右方向的长度为2.1mm，前后方向的长度为2.4mm；第五矩形覆铜层15左右方向的长度为3.6mm，前后方向的长度为11mm；第六矩形覆铜层16左右方向的长度为1.2mm，前后方向的长度为1.2mm；第七矩形覆铜层17左右方向的长度为3.6mm，前后方向的长度为11mm；第一辐射槽18左右方向的长度为1.2mm，前后方向的长度为3.3mm；第二辐射槽19左右方向的长度为1.2mm，前后方向的长度为2mm；和第三辐射槽20左右方向的长度为1.2mm，前后方向的长度为2.1mm；第四辐射槽21左右方向的长度为1.2mm，前后方向的长度为3.3mm；第五辐射槽22左右方向的长度为1.2mm，前后方向的长度为2mm；第六辐射槽23左右方向的长度为1.2mm，前后方向的长度为2.1mm。

为验证本发明的倍压式射频整流天线的优益性，对本发明的倍压式射频整流天线进行实验仿真。其中，本发明的倍压式射频整流天线输入阻抗仿真曲线如图6所示，本发明的倍压式射频整流天线的S11参数仿真曲线如图7所示，本发明的倍压式射频整流天线的H面方向图仿真曲线如图8所示，本发明的倍压式射频整流天线的整流效率与输出DC(直流)电压的仿真曲线如图9所示。分析图6可知，本发明的倍压式射频整流天线在中心频率点2.45GHz处，其输入阻抗实部为23Ω，虚部为326Ω。分析图7可知，本发明的倍压式射频整流天线的S11参数在2.45GHz时最低可到-30dB。分析图8可知，本发明的倍压式射频整流天线的增益最大可达2.6dB。分析图9可知，本发明的倍压式射频整流天线的交流到直流转换效率最高可达到78％，整流效率超过20％的最低输入功率为-11dBm；当输入功率在0dBm时，输出直流电压约为4V。由以上分析可知，本发明在当前较宽的输入功率范围内都能具有较高的整流效率和较高的输出电压。

Claims (1)

1.一种倍压式射频整流天线，其特征在于包括天线和倍压整流电路，其特征在于所述的天线通过在PCB介质板材上表面以覆铜方式设置的T-匹配结构对称振子天线实现，所述的倍压整流电路采用差分电荷泵电路结构，所述的倍压整流电路通过集总元件直接焊接而成，所述的倍压整流电路与所述的天线采用焊接方式连接；

所述的倍压整流电路包括第一电容、第二电容、第三电容、第一整流二极管、第二整流二极管、第一电阻、第一PIN脚、第二PIN脚、第三PIN脚、第四PIN脚和第五PIN脚，所述的第一整流二极管和所述的第二整流二极管均采用串联对管式肖特基二极管实现，所述的第一整流二极管和所述的第二整流二极管分别具有阳极、阴极和公共端，所述的第一PIN脚、所述的第二PIN脚、所述的第三PIN脚、所述的第四PIN脚和所述的第五PIN脚分别通过在所述的PCB介质板材上表面覆铜形成，所述的第一电容、所述的第一PIN脚、所述的第一整流二极管和所述的第三PIN脚按照从前往后的顺序分布在所述的PCB介质板材上表面，所述的第二电容、所述的第二PIN脚、所述的第二整流二极管和所述的第四PIN脚按照从前往后的顺序分布在所述的PCB介质板材上表面，所述的第一电容和所述的第二电容、所述的第一整流二极管和所述的第二整流二极管、所述的第一PIN脚和所述的第二PIN脚以及所述的第三PIN脚和所述的第四PIN脚分别左右对称间隔排布且其左右对称线重合，所述的第五PIN脚位于所述的第三PIN脚的前部和所述的第四PIN脚的前部之间，所述的第五PIN脚为左右对称图形且其左右对称线与所述的第一电容和所述的第二电容的左右对称线重合，所述的第一电容的一端与所述的天线采用焊接方式连接，所述的第二电容的一端与所述的天线采用焊接方式连接，所述的第一电容的另一端焊接在所述的第一PIN脚上，所述的第二电容的另一端焊接在所述的第二PIN脚上，所述的第一整流二极管的公共端焊接在所述的第一PIN脚上，所述的第二整流二极管的公共端焊接在所述的第二PIN脚上，所述的第一整流二极管的阳极焊接在所述的第二PIN脚上，所述的第一整流二极管的阴极焊接在所述的第五PIN脚上，所述的第二整流二极管的阴极焊接在所述的第四PIN脚上，所述的第二整流二极管的阳极焊接在所述的第五PIN脚上，所述的第三电容和所述的第一电阻位于所述的第三PIN脚的后部和所述的第四PIN脚的后部之间，所述的第三电容位于所述的第一电阻的前侧，所述的第三电容的两端分别焊接在所述的第三PIN脚和所述的第四PIN脚上，所述的第一电阻的两端分别焊接在所述的第三PIN脚和所述的第四PIN脚上，所述的第三电容的左右对称线、所述的第一电阻的左右对称线与所述的第一电容和所述的第二电容的左右对称线重合；

所述的T-匹配结构对称振子天线包括T匹配单元、第一辐射单元和第二辐射单元，所述的第一辐射单元位于所述的T匹配单元的左侧，所述的第二辐射单元位于所述的T匹配单元的右侧；

所述的T匹配单元包括附着在所述的PCB介质板材上表面的等腰梯形覆铜层、第一L型覆铜层和第二L型覆铜层，所述的第一L型覆铜层和所述的第二L型覆铜层分别位于所述的等腰梯形覆铜层的前侧，所述的第一L型覆铜层位于所述的第二L型覆铜层的左侧，所述的等腰梯形覆铜层的上底位于其下底的后侧，所述的等腰梯形覆铜层上分别设置有等腰梯形槽和第一矩形槽，所述的PCB介质板材的上表面在所述的等腰梯形槽和所述的第一矩形槽处暴露出来，所述的等腰梯形槽的上底位于其下底的后侧，所述的等腰梯形槽的高小于所述的等腰梯形覆铜层的高，所述的等腰梯形槽的下底平行于所述的等腰梯形覆铜层的下底，所述的等腰梯形槽的下底与所述的等腰梯形覆铜层的下底之间具有一段距离，所述的等腰梯形槽的上底与所述的等腰梯形覆铜层的上底之间具有一段距离，所述的第一矩形槽的前端面平行于所述的等腰梯形覆铜层的下底，所述的第一矩形槽的前端面与所述的等腰梯形槽的上底连通，所述的第一矩形槽的后端面与所述的等腰梯形覆铜层的上底位于同一平面，所述的等腰梯形覆铜层、所述的等腰梯形槽和所述的第一矩形槽的对称线分别与所述的第一电容和所述的第二电容的左右对称线重合；所述的第一L型覆铜层包括第一矩形覆铜层和第二矩形覆铜层，所述的第一矩形覆铜层的前端面与所述的等腰梯形覆铜层的下底平行，所述的第一矩形覆铜层的后端面与所述的等腰梯形覆铜层的下底连接，所述的第二矩形覆铜层位于所述的第一矩形覆铜层的左侧，所述的第二矩形覆铜层的前端面与所述的第一矩形覆铜层的前端面位于同一平面，所述的第二矩形覆铜层的右端面与所述的第一矩形覆铜层的左端面连接，所述的第二矩形覆铜层沿前后方向的长度小于所述的第一矩形覆铜层沿前后方向的长度，所述的第二矩形覆铜层的左端面位于所述的等腰梯形覆铜层的右侧，所述的第一矩形覆铜层的左端面位于所述的等腰梯形覆铜层的下底左端的右侧，所述的第一L型覆铜层和所述的第二L型覆铜层相对于所述的等腰梯形覆铜层的对称线左右对称，且所述的第一L型覆铜层和所述的第二L型覆铜层不连接；

所述的第一辐射单元包括按照从左到右顺序依次排布的第三矩形覆铜层、第四矩形覆铜层、第五矩形覆铜层、第六矩形覆铜层和第七矩形覆铜层，所述的第三矩形覆铜层、所述的第四矩形覆铜层、所述的第五矩形覆铜层、所述的第六矩形覆铜层和所述的第七矩形覆铜层分别附着在所述的PCB介质板材上表面，所述的第三矩形覆铜层的前端面所在平面、所述的第四矩形覆铜层的前端面所在平面、所述的第五矩形覆铜层的前端面所在平面、所述的第六矩形覆铜层的前端面所在平面和所述的第七矩形覆铜层的前端面所在平面分别与所述的第二矩形覆铜层的前端面所在平面重合，所述的第三矩形覆铜层的右端面与所述的第四矩形覆铜层的左端面连接，所述的第四矩形覆铜层的右端面与所述的第五矩形覆铜层的左端面连接，所述的第五矩形覆铜层的右端面与所述的第六矩形覆铜层的左端面连接，所述的第六矩形覆铜层的右端面与所述的第七矩形覆铜层的左端面连接，所述的第七矩形覆铜层的右端面与所述的第一L型覆铜层中的第二矩形覆铜层的左端面连接，所述的第三矩形覆铜层的后端面、所述的第五矩形覆铜层的后端面和所述的第七矩形覆铜层的后端面位于同一平面且该平面位于所述的等腰梯形覆铜层的上底所在平面的后侧，所述的第四矩形覆铜层沿前后方向的长度小于所述的第三矩形覆铜层沿前后方向的长度，所述的第五矩形覆铜层上从前向后依次开设有第一辐射槽、第二辐射槽和第三辐射槽，所述的PCB介质板材的上表面在所述的第一辐射槽、所述的第二辐射槽和所述的第三辐射槽处暴露出来，所述的第一辐射槽、所述的第二辐射槽和所述的第三辐射槽均为矩形，所述的第一辐射槽的前端面设置在所述的第五矩形覆铜层的前端面上，所述的第一辐射槽沿左右方向的长度、所述的第一辐射槽的左端面所在平面与所述的第五矩形覆铜层的左端面所在平面之间的距离以及所述的第一辐射槽的右端面所在平面与所述的第五矩形覆铜层的右端面所在平面之间的距离均相等，所述的第一辐射槽的左端面、所述的第二辐射槽的左端面和所述的第三辐射槽的左端面位于同一平面，所述的第一辐射槽的右端面、所述的第二辐射槽的右端面和所述的第三辐射槽的右端面位于同一平面，所述的第一辐射槽的后端面与所述的第二辐射槽的前端面之间具有一段距离，所述的第二辐射槽的后端面与所述的第三辐射槽的前端面之间具有一段距离，所述的第三辐射槽的后端面与所述的第五矩形覆铜层的后端面之间具有一段距离，所述的第六矩形覆铜层沿左右方向的长度和所述的第六矩形覆铜层沿前后方向的长度分别与所述的第一辐射槽沿左右方向的长度，所述的第七矩形覆铜层上从前向后依次开设有第四辐射槽、第五辐射槽和第六辐射槽，所述的第四辐射槽、所述的第五辐射槽和所述的第六辐射槽均为矩形，所述的第四辐射槽的前端面设置在所述的第七矩形覆铜层的前端面上，所述的第四辐射槽沿左右方向的长度、所述的第四辐射槽的左端面所在平面与所述的第七矩形覆铜层的左端面所在平面之间的距离以及所述的第四辐射槽的右端面所在平面与所述的第七矩形覆铜层的右端面所在平面之间的距离均相等，所述的第四辐射槽的左端面、所述的第五辐射槽的左端面和所述的第六辐射槽的左端面位于同一平面，所述的第四辐射槽的右端面、所述的第五辐射槽的右端面和所述的第六辐射槽的右端面位于同一平面，所述的第四辐射槽的后端面与所述的第五辐射槽的前端面之间具有一段距离，所述的第五辐射槽的后端面与所述的第六辐射槽的前端面之间具有一段距离，所述的第六辐射槽的后端面与所述的第七矩形覆铜层的后端面之间具有一段距离，所述的第七矩形覆铜层沿左右方向的长度等于所述的第五矩形覆铜层沿左右方向的长度，所述的第四辐射槽的后端面与所述的第一辐射槽的后端面所在平面重合，所述的第五辐射槽的后端面与所述的第二辐射槽的后端面所在平面重合，所述的第六辐射槽的后端面与所述的第三辐射槽的后端面所在平面重合；

所述的第二辐射单元与所述的第一辐射单元相对于所述的等腰梯形覆铜层的对称线左右对称；

所述的第一电容的一端焊接在所述的等腰梯形覆铜层上且其焊接处位于所述的第一矩形槽的左侧，所述的第二电容的一端焊接在所述的等腰梯形覆铜层上且其焊接处位于所述的第一矩形槽的右侧。

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