CN2317580Y - 微波整流器 - Google Patents
微波整流器 Download PDFInfo
- Publication number
- CN2317580Y CN2317580Y CN 98228056 CN98228056U CN2317580Y CN 2317580 Y CN2317580 Y CN 2317580Y CN 98228056 CN98228056 CN 98228056 CN 98228056 U CN98228056 U CN 98228056U CN 2317580 Y CN2317580 Y CN 2317580Y
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- microwave
- detail
- input
- transformer section
- line
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Train Traffic Observation, Control, And Security (AREA)
Abstract
本实用新型介绍了微波技术中的一种微波整流器,它是由输入匹配滤波网络、微波整流和低通滤波与直流输出网络构成,两个网络分创由输入传输线、短路分支节、开路分支节、阻抗变换段、连接线、高阻线、低阻线和直流输出线组成。本微波整流器可用于其输入功率的变化范围从0.5毫瓦到50毫瓦,直流阻抗的变化范围从几欧姆到20K的电子系统和电子设备中的将微波功率转换为直流功率的器件。该技术可采用普通印刷板工艺,适合于大批量生产。
Description
本实用新型涉及到微波技术中的整流器技术、即将微波能量转换为直流功率。该技术特别适用于不允许携带直流功率源(如电池、蓄电池等)的无接触式电子信息识别卡。
微波整流器在电子信息识别卡技术中起着极重要的作用，由于构成微波整流器的线路各异，带来的使用利弊也是不同的。现有技术中如文献一“变换微波低功率为直流能量的微带电路”(Microstrip circuit for converting microwaveiow power to DC energy。作者：T.Razban等，IEE proceeding,Vol-132,Pt.M.No2,Appl 1985 107)介绍了一种把微波功率转换为直流功率的电路，并在文献二“无源交通信息卡系统”(“Passive transponder card system”，作者：T.Razban等，Microwave Journal,Octoner 1987)中报道了采用此变换电路作为微波-直流功率转换单元而实现的无源汽车信息卡系统，以及相关的系统性能。其原理性方框图如图1所示，电路图如图2所示，它由滤波网络(1＇)，微波整流二极管(2＇)，低通滤波网络(3＇)三部分组成。
该电路的工作原理为：滤波网络(1＇)的短路分支节对微波二极管(2＇)提供直流短路接地，对微波输入信号提供开路，其功能相当于一个简单的带通滤波器，微波二极管的单向导通特性将微波功率变换为直流能量，胝通滤波网络(3＇)使直流得以通过，同时防止微波功率漏出。
图3示出了文献二的无源交通信息卡的原理方框图。该变换电路在此系统中作为微波整流器将通过天线接收的微波功率转换为信息卡电路所需的直流能量，如果微波整流器的能量转换效率高，则主机发射的微波功率可以相应降低，反之，则要求加大主机的发射功率，以弥补整流器转换效率的不足，但微波能量的加大将带来大的微波污染和电磁干扰，因此，能量转换效率的高低将直接关系到系统的实用性。
从以上两文献所给出的技术指标可以看出，文献一所提供的电路存在以下明显缺陷，难以达到实用化要求。
1．系统采用的工作频率为1250MHz，该频率非此类系统的国际标准推荐频率，难以获得无线电管理部门的批准。
2．由于微波二极管是非线性器件，其输入阻抗随输入微波功率和直流负载阻抗的变化而变化，而此微波-直流转换电路的滤波网络电路太简单，仅由一个短路分支节组成，不能同时完成滤波和阻抗匹配的功能，从文献一所提供的技术指标看，该电路要求的微波输入功率大于10毫瓦，直流输入阻抗小于2K，对于低微波功率(2毫瓦以下)和高直流阻抗(2K以上)条件下的微波-直流转换效率很低，不适合此类系统，限制了该电路的适用范围，而绝大多数实用的系统恰恰是低功率，高直流电阻的情况。
3．由于第二条的缺点，使得主机的微波辐射功率必须加大，据文献二所提供的数据，采用该电路的系统，其主机辐射功率大到17瓦，这样高的微波功率造成的电磁环境污染和电磁干扰以及对人体的危害，将使该系统无法得到推广。
本实用新型的目的是为了提供既适合于低阻抗，高功率(1K欧姆以下，几十毫瓦以上)、也适用于高阻抗、低功率(5K欧姆以上，2毫瓦以下)的微波电子系统的能量转换器，特设计出一种用微带集成电路构成的高效率、低成本不需调试，适合大批量生产的微波整流器。
为了实现上述目的，本实用新型采用了以下设计方案。参见附图4原理方框图，附图5线路结构图，本微波整流器按功能分为三部分组成，即由输入匹配滤波网络、微波整流和低通滤波与直流输出网络构成。
输入匹配滤波网络：由附图5可见该网络由微波输入传输线(1)、第一短路分支节(2)、第一阻抗变换段(3)、第一开路分支节(4)、第二阻抗变换段(5)、第二短路分支节(6)、第三阻抗变换段(7)、第四阻抗变换段(8)组成，其作用是使微波整流二极管的阻抗与外输入电路的阻抗相匹配，使反射损耗降到最低，以获得最大的输入功率和功率转换效率，同时，短路支节(6)为微波二极管提供了良好的直流接地。
微波整流：微波整流是采用的微波整流二极管(9)，它是微波整流器的核心，其作用是利用PN结的单向导电特性，将微波能量转换为直流能量。微波二极管在电路上正负极的联接方向由系统的要求而定，改变二极管的联接方向只需改变输出直流电压的极性，并不影响功率转换效率。
低通滤波与直流输出网络：该网络由连接线(10)、第二开路分支节(11)、高阻线(12)、低阻线(13)、直流输出线(14)组成，其作用是将二极管整流后的直流功率向有关电路输出，同时，为微波信号提供接地回路，防止微波信号及其谐波从直流输出端泄漏，进一步提高微波整流器的转换效率。
该整流器的电路连接关系如下：微波输入传输线(1)的输入端与外输入电路如微波接收天线，微波功率源等)相连接，输出端与第一阻抗变换段(3)和第一短路支节(2)的输入端相连，第一短路分支节(2)的另一端接地，第一阻抗变换段(3)的输出端与第一开路分支节(4)和第二阻抗变换段(5)的输入端相连，第一开路分支节(4)的另一端开路，第二阻抗变换段(5)的输出端与第二短路分支节(6)和第三阻抗变换段(7)的输入端相连，第二短路分支节(6)的另一端接地，第三阻抗变换段(7)的输出端与第四阻抗变换段(8)相连，微波整流二极管(9)跨接在第四阻抗变换段(8)的输出端和连接线(10)的输入端之间，第二开路分支节(11)并接在连接线(10)与微波二极管(9)的连接点上，另一端开路。连接线(10)的输出端与高阻线(12)的输入端相连接，高阻线(12)的输出端与低阻线(13)的输入端相连，直流输出线(14)的输入端与低阻线(13)输出端相连，将直流功率输送给系统的有关电路。
附图说明：
图1是已有技术方框图；
图2是已有技术线路图；
图3是已有技术无源交通信息卡原理方框图；
图4是本实用新型方框图；
图5是本实用新型电路结构图。
下面结合附图通过实施例进一步说明本实用新型。
现制作CS-1型车辆信息识别系统中的电子标签中的微波整流器，该系统地面主机的微波发射频率为2450MHz，发射功率仅为0.4瓦，为微波整流器提供微波能量的接收微带天线的面积为80mm×35mm，作用距离大于2米，要求整个微波整流器在电子标签内所占面积为长度不超过60mm宽度不超过50mm。
微波整流器底板选用厚度为0.8mm，相对介电常数为2.3的双面覆铜聚四氟乙烯介质基片，用印刷制板工艺按照附图5线路结构绘制制作该微波整流器。其各部份尺寸如下：
序号 名称 长(mm) 宽(mm)
1 微波输入传输线 2.1-2.3
2 第一短路分支节 19-20 0.5-0.8
3 第一阻抗变换段 6.5-7.5 4.8-5.2
4 第一开路分支节 13-14.5 0.5-0.8
5 第二阻抗变换段 9-10 7.8-8.5
6 第二短路分支节 19.5-21 0.5-0.8
7 第三阻抗变换段 3.5-4.5 7.8-8.5
8 第四阻抗变换段 6.5-7.0 3-3.5
10 连接线 2-2.5 2.1-2.3
11 第二开路分支节 24-29
12 高阻线 14-18 0.5-0.8
13 低阻线 18-20 15-18
14 直流输出线 0.8-2
注：为适应系统电路的安排，使电路结构更紧凑，序号1、2、4、6、11、12、14可在适当位置弯曲或拐角，并不影响技术性能。
微波二极管可选用HP5082-2835,DL1511、DC1575、WH30等多种型号的微波二极管，本实施例中采用了HP5082-2832型微波二极管。
本实用新型与已有的相关技术相比较具有如下优点：
1．工作频率选择为2450MHz，符合国际标准推荐频率，对其它通讯和电子设备不构成干扰。
2．本实用新型在输入匹配滤波网络和低通滤波与直流输出网络的设计中充分考虑了微波二极管输入微阻抗随输入波功率和直流负载变化的影响，使微波二极管在微波功率和直流负载有较大范围变化时，仍能与外输入电路保持良好的阻抗匹配，从而在较宽的功率范围和直流负载变化范围都达到了较高的微波-直流的功率转换效率，在低直流负载(2K以下)条件下，可达到80％以上的功率转换效率，既使在高直流负载(4K-10K以上)的条件下，仍然可保持40％以上的功率转换效率，有较强的系统适应性。
3．本实用新型的电路对由于不同生产批次的微波二极管和介质基片材料的参数差异有较大的适应性，生产中基本不需进行调试，克服了微波产品调试周期长，调试费用高的缺点，减少了生产成本，提高了生产效率。即使是不同型号的微波二极管，也仅需在电路上作微小变动。
4．本微波整流器的技术性能对电路尺寸的变化不敏感，可采用普通印刷制版工艺，加工成本很低，适合于大批量生产。
本技术适用于需将微波功率转换为直流功率的电子系统和电子设备，其输入功率的变化范围可从0.5毫瓦到50毫瓦，直流阻抗的变化范围可从几欧姆到20K，特别适用于不适合和不可能用于电池和蓄电池进行直流供电的电子系统和设备，如列车车辆信息识别系统，电子路牌，集装箱自动识别和管理系统，汽车自动收费与管理系统等中的无源电子信息卡，电子标签和电子路牌。作为这些无源信息卡的能量转换与供应装置。
Claims (2)
1．微波整流器是由输入匹配滤波网络、微波整流和低通滤波与直流输出网络构成，其特征是输入匹配滤波网络由微波输入传输线(1)、第一短路分支节(2)、第一阻抗变换段(3)、第一开路分支节(4)、第二阻抗变换段(5)、第二短路分支节(6)、第三阻抗变换段(7)和第四阻抗变换段(8)组成，低通滤波与直流输出网络由连接线(10)、第二开路分支节(11)、高阻线(12)、低阻线(13和直流输出线(14)组成，微波输入传输线(1)的输入端与外输入电路连接，输出端与第一阻抗变换段(3)和第一短路支节(2)的辅入端相连，第一短路分支节(2)的另一端接地，第一阻抗变换段(3)的输出端与第一开路分支节(4)和第二阻抗变换段(5)的输入端相连，第一开路分支节(4)的另一端开路，第二阻抗变换段(5)的输出端与第二短路分支节(6)和第三阻抗变换段(7)的输入端相连，第二短路分支节(6)的另一端接地，第三阻抗变换段(7)的输出端与第四阻抗变换段(8)相连，微波整流二极管(9)跨接在第四阻抗变换段(8)的输出端和连接线(10)的输入端之间，第二开路分支节(11)并接在连接线(10)与微波二极管(9)的连接点上，另一端开路，连接线(10)的输出端与高阻线(12)的输入端相连接，高阻线(12)的输出端与低阻线(13)的输入端相连，直流输出线(14)的输入端与低阻线(13)的输出端相连。
2．根据权利要求1所述的微波整流器，其特征是组成输入匹配滤波，网络和低通滤波与直流输出网络的各部分线路的尺寸如下：
序号 名称 长(mm) 宽(mm)
1 微波输入传输线 2.1-2.3
2 第一短路分支节 19-20 0.5-0.8
3 第一阻抗变换段 6.5-7.5 4.8-5.2
4 第一开路分支节 13-14.5 0.5-0.8
5 第二阻抗变换段 9-10 7.8-8.5
6 第二短路分支节 19.5-21 0.5-0.8
7 第三阻抗变换段 3.5-4.5 7.8-8.5
8 第四阻抗变换段 6.5-7.0 3-3.5
10 连接线 2-2.5 2.1-2.3
11 第二开路分支节 24-29
12 高阻线 14-18 0.5-0.8
13 低阻线 18-20 15-18
14 直流输出线 0.8-2。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 98228056 CN2317580Y (zh) | 1998-01-16 | 1998-01-16 | 微波整流器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 98228056 CN2317580Y (zh) | 1998-01-16 | 1998-01-16 | 微波整流器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN2317580Y true CN2317580Y (zh) | 1999-05-05 |
Family
ID=33978254
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN 98228056 Expired - Fee Related CN2317580Y (zh) | 1998-01-16 | 1998-01-16 | 微波整流器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN2317580Y (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102437774A (zh) * | 2011-12-30 | 2012-05-02 | 四川大学 | 一种大功率的集中式微波整流电路 |
| WO2021138820A1 (zh) * | 2020-01-07 | 2021-07-15 | Oppo广东移动通信有限公司 | 充电器和控制方法 |
-
1998
- 1998-01-16 CN CN 98228056 patent/CN2317580Y/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102437774A (zh) * | 2011-12-30 | 2012-05-02 | 四川大学 | 一种大功率的集中式微波整流电路 |
| WO2021138820A1 (zh) * | 2020-01-07 | 2021-07-15 | Oppo广东移动通信有限公司 | 充电器和控制方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN106100151B (zh) | 一种用于电磁超表面环境射频能量收集的整流器 | |
| CN1205585C (zh) | 用于无线双向传输电信号的系统 | |
| CN101299280A (zh) | 双制式etc路侧设备及其通信方法 | |
| CN1247651A (zh) | 数据通信装置 | |
| Liu et al. | Analysis of efficiency improvement in wireless power transfer system | |
| CN207926292U (zh) | 一种适用于环境射频能量收集的宽频带整流器 | |
| CN2317580Y (zh) | 微波整流器 | |
| CN206620062U (zh) | 一种基于复阻抗压缩技术的高效率整流电路 | |
| Kumar et al. | RT-HIL verification of FPGA-based communication-assisted adaptive relay for microgrid protection | |
| CN106992696A (zh) | 一种基于复阻抗压缩技术的高效率整流电路 | |
| CN110994965A (zh) | 一种谐波抑制负载结构及倍压整流电路 | |
| Yusof et al. | A systematic approach of generalized reactance compensation technique in wideband class-E power amplifier for lower high frequency (HF) bands | |
| CN214280203U (zh) | 一种玻璃集成的宽带圆极化天线 | |
| CN109116092A (zh) | 一种数字化电流传感器模块 | |
| CN205334519U (zh) | 一种新型电子标签电源系统 | |
| CN205864524U (zh) | 一种无线可充电手机 | |
| CN109193143A (zh) | 一种低功率微波接收整流天线 | |
| CN115313692A (zh) | 基于集总元件及其寄生效应实现的小型化微波整流电路 | |
| CN208922469U (zh) | 抄表采集系统、电能表/水表/天然气表 | |
| CN207992750U (zh) | 一种具有可插拔通讯采集卡的停车场rsu | |
| Joe et al. | Voltage, efficiency calculation and measurement of low power rectenna rectifying circuit | |
| CN2331091Y (zh) | 微波倍频调制收发器 | |
| CN113794766A (zh) | 基于前端采集-后端菜单式生成的双端服务信息架构 | |
| CN2938451Y (zh) | 中心加载短路线对称振子标签天线 | |
| CN118174569A (zh) | 一种适用于低输入功率的微波整流电路 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C19 | Lapse of patent right due to non-payment of the annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |