一种整流电路系统、整流天线和微波无线能量传输系统技术方案

本发明专利技术涉及一种整流电路系统、整流天线和微波无线能量传输系统，包括：第一滤波器，用于对输入信号进行滤波，形成第一滤波信号；匹配电路，与所述第一滤波器连接，用于对所述第一滤波器进行匹配，形成第二信号；折叠空间电荷区肖特基二极管，与所述匹配电路连接，用于对所述第二信号进行整流，形成直流信号；第二滤波器，与所述折叠空间电荷区肖特基二极管连接，用于对所述直流信号进行平滑滤波，以获得稳定的输出信号。本发明专利技术所设计的整流电路系统因采用折叠空间电荷区肖特基二极管，提高了整流电路系统在微波无线能量传输系统中的能量转化效率。

A rectifier circuit system, a rectifier antenna and a microwave wireless energy transmission system

The invention relates to a rectifier circuit system, a rectifier antenna and a microwave wireless energy transmission system, which comprises: a first filter for filtering the input signal to form a first filter signal; a matching circuit, which is connected with the first filter, for matching the first filter to form a second signal; a folded space charge area Schottky diode, which is matched with the first filter A distribution circuit is connected for rectifying the second signal to form a DC signal; a second filter is connected with the folded space charge area Schottky diode to smooth filter the DC signal to obtain a stable output signal. The rectifier circuit system of the invention improves the energy conversion efficiency of the rectifier circuit system in the microwave wireless energy transmission system because the folded space charge area Schottky diode is adopted.

【技术实现步骤摘要】
一种整流电路系统、整流天线和微波无线能量传输系统
本专利技术属于无线传输
，具体涉及一种整流电路系统、整流天线和微波无线能量传输系统。
技术介绍
自由空间中存在无穷无尽的电磁波，如何将这些电磁波转化为电子设备的能量在当今能源危机日益显现的情况下，显得尤为重要。微波无线能量传输系统将在这个问题上发挥充分的优势，微波无线能量传输系统能够将环境中的自由电磁能直接转化为直流电，且在输送电能时，不受传输线的限制、简单方便、灵活性强、传输距离远、减少输电线的架设、不需要频繁更换电池等，但是如何提高其能量转化效率依然是目前无线能量传输系统研究的热点与重点。整流天线是微波无线能量传输系统中的重要组成部分，所以可以通过提高整流天线的转换效率来提高整体系统的能量转换效率。近几年，国内外对整流电路系统中的关键器件肖特基二极管在能量转换效率方面的研究比较多，肖特基二极管是使用一种特定的金属与N型半导体之间形成的具有接触势垒的特定的金属半导体器件。其金属与半导体之间形成的势垒被称为肖特基势垒，这种接触，也被称为整流接触。这种肖特基二极管相比较一般的PN结二极管具有开启电压小，频率特性好，整流效率高的特点。其中Ge肖特基整流二极管结构简单、制造成本低，其系列产品从高能量密度到低能量密度，甚至到超低能量密度RF环境均可适用，是无限能量传输(MWPT)系统常用的整流二极管。因此如何通过提高Ge肖特基二极管的转换效率，进而提升以整流电路系统为主要组件的整流天线的转换效率已成为了亟待解决的问题。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的上述问题，本专利技术提供了一种整流电路系统。本专利技术要解决的技术问题通过以下技术方案实现：本专利技术实施例提供了一种整流电路系统，包括：第一滤波器，用于对输入信号进行滤波，形成第一滤波信号；匹配电路，与所述第一滤波器连接，用于对所述第一滤波器进行匹配，形成第二信号；折叠空间电荷区肖特基二极管，与所述匹配电路连接，用于对所述第二信号进行整流，形成直流信号；第二滤波器，与所述折叠空间电荷区肖特基二极管连接，用于对所述直流信号进行平滑滤波，以获得稳定的输出信号。在本专利技术的一个实施例中，所述折叠空间电荷区肖特基二极管包括：包括：衬底、绝缘层、外延层、第一金属电极、第二金属电极、第一凹槽，其中，所述绝缘层、所述外延层依次层叠设置于所述衬底层上；所述第一凹槽设置于所述外延层上，且所述第一凹槽内填充有绝缘材料；所述第一金属电极设置于所述外延层上，且设置于所述第一凹槽的一侧，且所述第一金属电极的下表面与所述外延层的上表面接触；所述第二金属电极设置于所述外延层上，且设置于所述第一凹槽的另一侧；所述第二金属电极与所述匹配电路连接，所述第一金属电极与所述第二滤波器连接。在本专利技术的一个实施例中，所述外延层的厚度为0.3～0.5μm，所述第一凹槽的厚度为0.05～0.15μm。在本专利技术的一个实施例中，所述第二金属电极的下表面与所述外延层的上表面接触。在本专利技术的一个实施例中，所述外延层包括：第二凹槽，所述第二凹槽设置于第二掺杂区上，且所述第二凹槽的厚度为所述第一凹槽的厚度的1/4～1/3。在本专利技术的一个实施例中，所述第二金属电极设置于所述第二凹槽内，所述第二金属电极的侧面和底面均与所述第二凹槽接触。本专利技术的另一个实施例中提供的一种整流天线，包括接收天线、所述整流电路系统；所述接收天线与所述整流电路系统连接。在本专利技术的一个实施例中，所述接收天线为微带天线，包括介质基片、辐射贴片、微带线、阻抗匹配电路；其中，所述微带线、所述阻抗匹配电路、所述辐射贴片依次连接，且均设置于所述介质基片上；所述辐射贴片与所述整流电路系统连接。在本专利技术的一个实施例中，所述辐射贴片的长度为28mm，所述辐射贴片的宽度为37.26mm。本专利技术的另一个实施例提供的一种微波无线能量传输系统，包括上述任一实施例所述的整流天线。与现有技术相比，本专利技术的有益效果：1、本专利技术所设计的整流电路系统因采用折叠空间电荷区肖特基二极管，提高了以整流电路系统为主要组件的整流天线在微波无线能量传输系统中的能量转化效率。2、本专利技术所设计的折叠空间电荷区肖特基二极管通过将纵向空间电荷区进行折叠，形成纵向空间电荷区和横向空间电荷区，减小肖特基二极管的结电容，提高了以肖特基二极管为关键器件的整流电路在微波无线能量传输系统中的能量转化效率。3、本专利技术所设计的折叠空间电荷区肖特基二极管通过将肖特基接触处的金属电极设置于凹槽内，增加导通电流，减小串联电阻，进一步提升肖特基二极管的能量转换效率。4、本专利技术所设计的折叠空间电荷区肖特基二极管在结构改进基础上，通过选择不同的外延层材料，不仅实现肖特基二极管的转换效率的逐渐提高，而且可以实现肖特基二极管在不同频率下工作的目的。附图说明图1为本专利技术实施例提供的一种整流电路系统的结构示意图；图2为本专利技术实施例提供的一种折叠空间电荷区肖特基二极管的结构示意图；图3为本专利技术实施例提供的另一种折叠空间电荷区肖特基二极管的结构详细示意图；图4为本专利技术实施例提供的一种不同外延层的折叠空间电荷区肖特基二极管和传统肖特基二极管的能量转换效率对比图；图5为本专利技术实施例提供的又一种折叠空间电荷区肖特基二极管的结构详细示意图；图6为本专利技术实施例提供的一种折叠空间电荷区肖特基二极管的等效电路模型图；图7为本专利技术实施例提供的一种Ge肖特基二极管SPICE模型的电容扫描仿真结果图；图8为本专利技术实施例提供的一种Ge肖特基二极管SPICE模型的串联电阻扫描的仿真结果图；图9为本专利技术实施例提供的一种折叠空间电荷区肖特基二极管的结电容的结构示意图；图10为本专利技术实施例提供的一种微带天线的结构示意图。具体实施方式在进行具体的实施例说明之前，先对本专利技术的设计思路作一阐述。如
技术介绍
介绍的，国内外对整流电路中的关键器件肖特基二极管在能量转换效率方面的研究比较多，但目前暂未发现从Ge肖特基整流二极管的角度去提升能量转换效率的现有技术。鉴于此，本专利技术通过改进传统的Ge肖特基整流二极管的结构来达到更高能量转换效率的目的，以及在改进结构的基础上改变Ge外延层的材料进一步满足肖特基整流二极管在多频率下工作的目的。本专利技术折叠空间电荷区的肖特基二极管的具体结构及效果详见下面实施例。下面结合具体实施例对本专利技术做进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式不限于此。实施例一请参见图1，图1为本专利技术实施例提供的一种整流电路系统的结构示意图；该整流电路系统包括：第一滤波器103，用于对输入信号进行滤波，形成第一滤波信号；需要说明的是，所述第一滤波器103在进行滤波时，是使工作频点的能量低差损通过，阻碍其他频率分量，并对折叠空间电荷区肖特基二极管产生的高次谐波分量本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种整流电路系统(10)，其特征在于，包括：/n第一滤波器(103)，用于将输入信号进行滤波，形成第一滤波信号；/n匹配电路(102)，与所述第一滤波器(103)连接，用于对所述第一滤波器(103)进行匹配，形成第二信号；/n折叠空间电荷区肖特基二极管(101)，与所述匹配电路(102)连接，用于对所述第二信号进行整流，形成直流信号；/n第二滤波器(104)，与所述折叠空间电荷区肖特基二极管(101)连接，用于对所述直流信号进行平滑滤波，以获得稳定的输出信号。/n

【技术特征摘要】
1.一种整流电路系统(10)，其特征在于，包括：
第一滤波器(103)，用于将输入信号进行滤波，形成第一滤波信号；
匹配电路(102)，与所述第一滤波器(103)连接，用于对所述第一滤波器(103)进行匹配，形成第二信号；
折叠空间电荷区肖特基二极管(101)，与所述匹配电路(102)连接，用于对所述第二信号进行整流，形成直流信号；
第二滤波器(104)，与所述折叠空间电荷区肖特基二极管(101)连接，用于对所述直流信号进行平滑滤波，以获得稳定的输出信号。


2.根据权利要求1所述的整流电路系统(10)，其特征在于，所述折叠空间电荷区肖特基二极管(101)包括：衬底(001)、绝缘层(002)、外延层(003)、第一金属电极(004)、第二金属电极(005)、第一凹槽(006)，其中，
所述绝缘层(002)、所述外延层(003)依次层叠设置于所述衬底(001)上；
所述第一凹槽(006)设置于所述外延层(003)上，且所述第一凹槽(006)内填充有绝缘材料；
所述第一金属电极(004)设置于所述外延层(003)上，且设置于所述第一凹槽(006)的一侧，且所述第一金属电极(004)的下表面与所述外延层(003)的上表面接触；
所述第二金属电极(005)设置于所述外延层(003)上，且设置于所述第一凹槽(006)的另一侧；
所述第二金属电极(005)与所述匹配电路(102)连接，所述第一金属电极(004)与所述第二滤波器(104)连接。


3.根据权利要求2所述的整流电路系统(10)，其特征在于，所述外延层(003)的厚度为0.3～0.5μm，所述第一凹槽(0...

【专利技术属性】
技术研发人员：左瑜，冉文方，
申请(专利权)人：西安科锐盛创新科技有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61