CN206022611U - 一种微带贴片整流天线 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种微带贴片整流天线，包括印刷板、多组微带贴片整流天线单元和一个升压电路，所述多组微带贴片整流天线单元和所述升压电路设置在所述印刷板的顶层，所述多组微带贴片整流天线单元分布于所述升压电路的外周，所述印刷板的底层包括多个接地面。本实用新型的微带贴片整流天线通过将多组微带贴片整流天线单元分布在升压电路的外周，不同于现有技术的单一微波整流天线，能把不同方向的RF能量信号收集起来，增强了辐射场的强度，整流效率高，从而能输出稳定的电压，可靠性高。

Description

一种微带贴片整流天线

技术领域

本实用新型主要涉及天线领域，具体地说，涉及一种微带贴片整流天线。

背景技术

目前，市场上的微波整流天线系统包含接收天线和微波整流电路两大模块，其主要作用是接收发射过来的微波能量，并将其高效率地转换为直流能量，实现微波到直流的转换，最终供实际使用。但是，单一的微波整流天线接受范围窄，方向性有限，增益较低，导致整体的整流效率降低，进而造成输出电压较低且不稳定，从而影响实际使用电压的稳定性和可靠性。

实用新型内容

本实用新型的主要目的是提供一种微带贴片整流天线，旨在解决现有技术中单一的微波整流天线接受范围窄，方向性有限，导致整体的整流效率降低，影响实际使用电压的稳定性和可靠性的缺陷。

为解决上述目的，本实用新型提出的微带贴片整流天线，包括印刷板、多组微带贴片整流天线单元和一个升压电路，所述多组微带贴片整流天线单元和所述升压电路设置在所述印刷板的顶层，所述多组微带贴片整流天线单元分布于所述升压电路的外周，所述印刷板的底层包括多个接地面。

优选地，所述微带贴片整流天线单元的数量为八组，八组所述微带贴片整流天线单元依次串联后与所述升压电路连接，所述接地面数量为九个，九个所述接地面分别和八组所述微带贴片整流天线单元及所述升压电路一一对应。

优选地，八组所述微带贴片整流天线单元相隔45度均匀散射分布。

优选地，每两组所述微带贴片整流天线单元的外端部距离为所述微带贴片整流天线使用的频段所对应波长的0.7-0.9倍。

优选地，所述微带贴片整流天线单元包括依次连接的接收天线、低通滤波器、阻抗匹配电路、倍压整流电路、直通滤波器和负载单元。

优选地，所述接收天线设置为矩形微带贴片天线，且在所述矩形微带贴片天线上内嵌微带线。

优选地，所述低通滤波器设置为高低阻抗微带滤波器结构。

优选地，所述倍压整流电路包括第一电容、第二电容，第一二极管和第二二极管，所述第一电容的第一端与所述阻抗匹配电路连接，第一电容的第二端分别与第一二极管的阴极及第二二极管的阳极连接，第二二极管阴极分别和第二电容的第一端及所述直通滤波器连接，第一二极管阳极和第二电容的第二端与所述底层对应的所述接地面连接。

优选地，所述直通滤波器包括特性阻抗为1/4波长的微带线及与所述微带线连接的第三电容。

优选地，所述升压电路包括IC芯片，第四电容，第五电容和第六电容，所述IC芯片包括第一引脚，第二引脚，第三引脚，第四引脚和第五引脚，所述第一引脚及所述第三引脚与第四电容的第一端连接作为输出端，所述第二引脚和所述接地面连接，所述第四引脚与第六电容的第一端与微带贴片整流天线单元连接，所述第五引脚和第五电容的第一端连接，所述第四电容的第二端、所述第五电容的第二端及第六电容的第二端和所述接地面连接。

本实用新型技术方案中，所述微带贴片整流天线包括印刷板、多组微带贴片整流天线单元和一个升压电路，所述多组微带贴片整流天线单元和所述升压电路设置在所述印刷板的顶层，所述多组微带贴片整流天线单元分布于所述升压电路的外周，所述印刷板包括多个接地面。本实用新型通过将多组微带贴片整流天线单元分布在升压电路的外周，不同于现有技术的单一微波整流天线，能把不同方向的RF能量信号收集起来，增强了辐射场的强度，提高微带贴片整流天线的整流效率，从而提供稳定可靠的电压。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1是本实用新型一实施例的微带贴片整流天线的俯视图；

图2是本实用新型一实施例的微带贴片整流天线的剖视图；

图3是本实用新型一实施例的微带贴片整流单元的模块连接示意图；

图4是本实用新型一实施例的微带贴片整流单元的结构示意图；

图5是本实用新型一实施例的倍压整流电路原理图；

图6是本实用新型一实施例的升压电路原理图；

图7是本实用新型一实施例的微带贴片整流天线回波损耗S11特性仿真图。

附图标号说明：

标号	名称	标号	名称
				1	印刷板	C4	第四电容
2	接地面	C5	第五电容
				3	微带贴片整流天线单元	C6	第六电容
4	升压电路	D1	第一二极管
				5	接收天线	D2	第二二极管
6	低通滤波器	U1	IC芯片
				7	阻抗匹配电路	p1	第一引脚
8	倍压整流电路	p2	第二引脚
				9	直通滤波器	p3	第三引脚
10	负载单元	p4	第四引脚
				C1	第一电容	p5	第五引脚
C2	第二电容

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本实用新型中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

另外，本实用新型各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

本实用新型提出一种微带贴片整流天线。

请参照图1至图2，在本实用新型实施例中，该微带贴片整流天线，包括印刷板1、多组微带贴片整流天线单元3和一个升压电路4，所述多组微带贴片整流天线单元3和所述升压电路4设置在所述印刷板1的顶层，所述多组微带贴片整流天线单元3分布于所述升压电路4的外周，所述印刷板1的底层包括多个接地面2。

本实用新型的微带贴片整流天线将微带贴片整流天线单元3分布在升压电路4的外周，能把不同方向的RF能量信号收集起来，增强了辐射场的强度，提高微带贴片整流天线的整流效率，从而提供稳定可靠的电压。而且印刷电路技术的生产工艺使微带贴片整流天线可以大批量生产，成本低，产品一致性好。

在进一步的技术方案中，所述微带贴片整流天线单元3的数量为八组，八组所述微带贴片整流天线单元3依次串联后与所述升压电路4连接，所述接地面2数量为九个，九个所述接地面2分别和八组所述微带贴片整流天线单元3及所述升压电路4一一对应。

将微带贴片整流天线单元3设置为八组，既能避免数量太多而造成电磁信号的互相干扰，也能避免数量太少造成不同方向的RF能量信号收集不充分。八组微带贴片整流天线单元3互相串联后的输出电压为每组微带贴片整流天线单元3的电压之和，可以得到较高的电压。八组微带贴片整流天线单元3串联后再与升压电路4连接，通过升压电路4的升压，可进一步实现对输出电压的升高，接地面2和微带贴片整流天线单元3对应形成回路，用于接收RF能量信号并整流成直流电压。

优选地，八组所述微带贴片整流天线单元3相隔45度均匀散射分布。

将八组微带贴片整流天线单元3相隔45度均匀分布在印刷板的顶层平面上串联形成圆极化阵列，规则的排布方便生产制作，单组微带贴片整流天线单元3的接收范围窄，方向性有限，采用阵列结构，可以改善辐射场的方向性，增强辐射场的强度。八组微带贴片整流天线单元3和印刷板1形成平面结构，易于和用电设备共面共形配合，具有体积小，重量轻等优点。

优选地，每两组相邻的所述微带贴片整流天线单元3的外端部距离为所述微带贴片整流天线使用的频段所对应的波长的0.7-0.9倍。

每相邻两组微带贴片整流天线单元3的中心距离设置为0.7-0.9个波长，当两组之间的距离大于0.9个波长时，微带贴片整流天线单元3容易出现旁瓣现象，而当两组之间的距离小于0.7个波长时，微带贴片整流天线单元3容易出现耦合现象。在本实用新型进一步的技术方案中，请参照图3至图4，所述微带贴片整流天线单元3包括依次连接的接收天线5、低通滤波器6、阻抗匹配电路7、倍压整流电路8、直通滤波器9和负载单元10单元。

在进一步的技术方案中，所述微带贴片整流天线单元3包括依次连接的接收天线5、低通滤波器6、阻抗匹配电路7、倍压整流电路8、直通滤波器9和负载单元10。

前述微带贴片整流天线单元3上的接收天线5用于接收外界发射过来的RF能量信号；低通滤波器6用于对RF能量信号滤波；阻抗匹配电路7用于实现负载单元10和传输线的匹配，从而实现传输功率的最大化；倍压整流电路8用于实现电压的整流升压；直通滤波器9用于对整流后的电压进行滤波以保证输出电流的平稳性；当接收天线5接收到RF能量信号时，负载单元10两端可测量到一定的直流电压。

优选地，所述接收天线5设置为矩形微带贴片天线，且在所述矩形微带贴片天线上内嵌微带线。

接收天线5采用矩形微带贴片天线，其馈电采用内嵌微带线的方式，贴片式的天线体积小，内嵌的微带线与接收天线5处于一个平面，易于形成阵列，也易于与其他搭载平台共形。作为优选方案，将接收天线5的输入阻抗设置为50Ω，工作频率设置为5.8GHz，请参照图7，通过ANSYS HFSS全波三维电磁场高频仿真软件仿真显示，在工作频率为5.8GHZ时，仿真显示回波损耗S11特性为-19.5dB，损耗最小。

进一步地，所述低通滤波器6设置为高低阻抗微带滤波器结构。

低通滤波器6采用简单的高低阻抗微带滤波器结构形式，使得工作频率5.8GHz的基频顺利通过，阻止接收天线5接收到的其他频率分量通过，同时阻止整流过程中产生的高次谐波回流到接收天线5，减少反射损耗，防止产生辐射。满足了低通滤波器6与接收天线5之间的良好匹配。

本实用新型的阻抗匹配电路7用来保证接收天线5和倍压整流电路8之间的阻抗匹配，使得用电设备获得最大的直流功率。其主要作用在于：1、当负载单元10与传输线匹配时，可传送最大功率，且在馈线上损耗最小；2、对阻抗匹配灵敏的接收部件(如天线)可改进系统的信噪比；3、在功率分配网络中(如天线阵列馈电网络)，阻抗匹配可降低振幅和相位误差。采用微带线的构成方式可以节省空间，连接方便。

优选地，请参照图5，所述倍压整流电路8包括第一电容C1、第二电容C2，第一二极管D1和第二二极管D2，所述第一电容C1的第一端与所述阻抗匹配电路7连接，第一电容C1的第二端分别与第一二极管D1的阴极及第二二极管D2的阳极连接，第二二极管D2阴极分别和第二电容C2的第一端及所述直通滤波器9连接，第一二极管D1阳极和第二电容C2的第二端与所述底层对应的所述接地面2连接。

倍压整流电路8用来将微波能量转换为直流能量，同时提高输出电压。采用二倍压整流电路的方式，输入电压正半周时第二二极管D2导通，对第一电容C1充电，输入电压负半周时，第一二极管D1导通，第一电容C1和输入电压串联，对第二电容C2充电，实现将输入电压放大两倍的效果。

进一步地，所述直通滤波器9包括特性阻抗为1/4波长的微带线及与所述微带线连接的第三电容。

直通滤波器9用来阻止基频以上的高次谐波通过负载单元10，保证直流顺利通过，同时将非直流的高次谐波反射回整流二极管，做再一次的整流利用，不仅保证了输出直流的平稳性，同时也间接提高了整流二极管的整流效率。直通滤波器9和低通滤波器6结合一起使用，可以将微波能量限制在整流电路范围内，能抑制整流过程中产生的高次谐波，减少反射损耗，防止产生辐射。

更进一步地，请参照图6，所述升压电路4包括IC芯片U1，第四电容C4，第五电容C5和第六电容C6，所述IC芯片U1包括第一引脚p1，第二引脚p2，第三引脚p3，第四引脚p4和第五引脚p5，所述第一引脚p1及所述第三引脚p3与第四电容C4的第一端连接作为输出端，所述第二引脚p2和所述接地面2连接，所述第四引脚p4与第六电容C6的第一端与微带贴片整流天线单元3连接，所述第五引脚p5和第五电容C5的第一端连接，所述第四电容C4的第二端、所述第五电容C5的第二端及第六电容C6的第二端和所述接地面2连接。

升压电路4设置于所述印刷板1的中心位置，用来把八组倍压整流得到的直流输出电压升压到输出负载单元10所需要的稳定可靠的电压。作为本实用新型的一个优选方案，IC芯片U1设置为DC-DC converter IC芯片U1，型号为S882Z18，封装为SOT-23-5。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种微带贴片整流天线，其特征在于，包括印刷板、多组微带贴片整流天线单元和一个升压电路，所述多组微带贴片整流天线单元和所述升压电路设置在所述印刷板的顶层，所述多组微带贴片整流天线单元分布于所述升压电路的外周，所述印刷板的底层包括多个接地面。

2.如权利要求1所述的微带贴片整流天线，其特征在于，所述微带贴片整流天线单元的数量为八组，八组所述微带贴片整流天线单元依次串联后与所述升压电路连接，所述接地面数量为九个，九个所述接地面分别和八组所述微带贴片整流天线单元及所述升压电路一一对应。

3.如权利要求2所述的微带贴片整流天线，其特征在于，八组所述微带贴片整流天线单元相隔45度均匀散射分布。

4.如权利要求2所述的微带贴片整流天线，其特征在于，每两组相邻的所述微带贴片整流天线单元的外端部距离为所述微带贴片整流天线使用的频段所对应波长的0.7-0.9倍。

5.如权利要求1-4任意一项所述的微带贴片整流天线，其特征在于，所述微带贴片整流天线单元包括依次连接的接收天线、低通滤波器、阻抗匹配电路、倍压整流电路、直通滤波器和负载单元。

6.如权利要求5所述的微带贴片整流天线，其特征在于，所述接收天线设置为矩形微带贴片天线，且在所述矩形微带贴片天线上内嵌微带线。

7.如权利要求5所述的微带贴片整流天线，其特征在于，所述低通滤波器设置为高低阻抗微带滤波器结构。

8.如权利要求5所述的微带贴片整流天线，其特征在于，所述倍压整流电路包括第一电容、第二电容，第一二极管和第二二极管，所述第一电容的第一端与所述阻抗匹配电路连接，第一电容的第二端分别与第一二极管的阴极及第二二极管的阳极连接，第二二极管阴极分别和第二电容的第一端及所述直通滤波器连接，第一二极管阳极和第二电容的第二端与所述底层对应的所述接地面连接。

9.如权利要求5所述的微带贴片整流天线，其特征在于，所述直通滤波器包括特性阻抗为1/4波长的微带线及与所述微带线连接的第三电容。

10.如权利要求1-4任意一项所述的微带贴片整流天线，其特征在于，所述升压电路包括IC芯片，第四电容，第五电容和第六电容，所述IC芯片包括第一引脚，第二引脚，第三引脚，第四引脚和第五引脚，所述第一引脚及所述第三引脚与第四电容的第一端连接作为输出端，所述第二引脚和所述接地面连接，所述第四引脚与第六电容的第一端与微带贴片整流天线单元连接，所述第五引脚和第五电容的第一端连接，所述第四电容的第二端、所述第五电容的第二端及第六电容的第二端和所述接地面连接。