一种应用于无线通信和输能的整流谐振环电小天线制造技术

本发明专利技术公开了一种应用于无线通信和输能的整流谐振环电小天线，包括单极子天线，所述单极子天线的端口接外接电路；所述单极子天线包括介质基板，分别位于介质基板上下表面的辐射贴片和部分金属地；所述介质基板与部分金属地之间设有一寄生谐振环，所述寄生谐振环上连接一整流电路，用于将寄生谐振环上的电流输送到负载，给设备充电。本发明专利技术通过在寄生谐振环开口处连接整流电路，可实现微波无线能量传输和无线数据传输。并且整流电路的阻抗随频率变化而变化，可进一步改善通信端口的匹配，扩宽通信端口的工作频率。本发明专利技术具有多功能，小型化等特点，可为无线传感器网络提供通信和供能，广泛应用于微波无线能量传输和无线通信系统。统。统。

【技术实现步骤摘要】
一种应用于无线通信和输能的整流谐振环电小天线


[0001]本专利技术涉及整流天线
，具体涉及一种应用于无线通信和输能的整流谐振环电小天线。

技术介绍

[0002]无线能源传输，利用空间中的电磁波进行能量接收并转换功能的传输方式，有利于具有分布式、互联性特点的能源互联网免去有限线缆的束缚，使能源物联网系统更加灵活、简洁和方便。
[0003]无线能量传输有三种方式，电磁感应式、电磁共振式和微波能量传输(MPT，Microwave Power Transmission)。其中微波输能，是利用微波作为能量的载体，将电能从发电装置端无线传输到接收端并加以转化的能量传输方式，是一种新兴的能量传输技术。相比较与目前相对成熟的电磁感应式、电磁共振式无线输能技术，微波无线能量传输技术可实现远距离的无线能量传输。该技术通过微波进行能量的传输，充分的利用了微波在自用空间中所具有的无线、低损耗及自然条件限制小等优点，是一种低成本、可靠性高的远距离的能量输送解决方案。
[0004]目前，在能源互联网中，不仅为了实现通信基本功能，还需要实现整流功能进行无线能量接收和转换。所以，通信整流天线受到越来越多设计者的青睐。X.Yang等人在文献“A novel compact printed rectenna for data communication systems”中提出一种双端口通信整流天线。该整流天线采用相互垂直的双H缝隙耦合馈电，一个端口接整流电路，另一个端口接通信电路。但是此天线具有三层介质基板叠加而成，增加了天线的剖面高度。并且，通信和整流工作频率不统一。Ping Lu等人在文献“Atwo
‑
channel frequency reconfigurable rectenna for microwave powertransmission and data communication”公开了一种频率可重构通信整流天线。通过引入PIN可调开关器件，天线可以实现通信和输能工作。但是，该结构引入了开关的损耗，降低了整流电路的效率。卢萍等人在公开号为CN110289488A的中国专利技术专利“一种多极化双通道通信/整流多功能天线”中公开了一种基于正交混合耦合器多极化双通道通信整流天线。由于引入了正交混合耦合器，增加了通信整流天线的尺寸。

技术实现思路

[0005]针对上述问题，本专利技术提供一种应用于无线通信和输能的整流谐振环电小天线,可实现微波无线能量传输和无线数据传输，具有多功能，小型化等特点，
[0006]本专利技术采用下述的技术方案：
[0007]一种应用于无线通信和输能的整流谐振环电小天线，包括单极子天线，所述单极子天线包括介质基板，分别位于介质基板上下表面的辐射贴片和部分金属地；
[0008]所述部分金属地左侧设有一寄生谐振环，所述寄生谐振环上连接一整流电路，用于将寄生谐振环上的电流输送到负载，给设备充电；
[0009]所述辐射贴片的一端接外接电路。
[0010]优选的，所述寄生谐振环为半圆形开口环结构，开口处接整流电路用于将寄生谐振环上的射频电流能量输送到负载，给设备充电。
[0011]优选的，所述部分金属地中部设有一圆形缺陷地结构，有助于实现良好匹配。
[0012]优选的，所述整流电路包括旁路电容33，负载34，匹配微带枝节35，串联的前置电容31和整流器件32，所述旁路电容33与串联后的前置电容31，整流器件32并联，旁路电容的一端接负载34，另一端接地；所述整流电路的输入阻抗为容性，且随着频率的变化整流电路3的输入阻抗也随之变化，有利于单极子天线的匹配。
[0013]优选的，所述外接电路为匹配负载，本专利技术用于无线能量传输。
[0014]优选的，所述外接电路为通信电路，本专利技术可以给负载充电供能，还可以用于传输数据。
[0015]优选的，所述寄生谐振环通过匹配微带枝节与整流电路相连，单极子天线与通信电路通过同轴接头连接。
[0016]本专利技术的有益效果是：
[0017]1、本专利技术通过在寄生谐振环开口处连接整流电路，可实现微波无线能量传输和无线数据传输。并且，整流电路的阻抗随频率变化而变化，相当于一变容二极管，可进一步改善通信端口的匹配，扩宽通信端口的工作频率。
[0018]2、本专利技术具有多功能，小型化等特点，可为无线传感器网络提供通信和供能，广泛应用于无线能量传输和无线通信系统。
附图说明
[0019]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅涉及本专利技术的一些实施例，而非对本专利技术的限制。
[0020]图1为本专利技术的结构示意图；
[0021]图2为本专利技术整流电路的结构示意图；
[0022]图3为本专利技术实施例单极子天线输出端S参数曲线示意图(寄生谐振环连接整流电路或不连接整流电路)；
[0023]图4为本专利技术实施例谐振端口(谐振环接整流电路端口)的阻抗特性曲线示意图；
[0024]图5为本专利技术实施例整流电路的S参数示意图(在输入功率0dBm下的不同频率)；
[0025]图6为本专利技术实施例整流电路的S参数示意图(在工作频率1.5GHz下的不同输入功率)；
[0026]图7为本专利技术实施例整流电路不同频率下的阻抗特性曲线；
[0027]图8为本专利技术实施例整流电路不同输入功率下的转换效率示意图；
[0028]图中所示
[0029]1—单极子天线，2—寄生谐振环，3—整流电路，4—通信电路；
[0030]11—辐射贴片，12—介质基板，13—部分金属地；
[0031]22—第二端口；
[0032]31—前置电容，32—整流器件，33—旁路电容，34—匹配微带枝节；
具体实施方式
[0033]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例的附图，对本专利技术实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本专利技术的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0034]除非另外定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
[0035]下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。
[0036]如图1至图8所示，一种应用于无线通信和输能的整流谐振环电小天线，包括单极子天线1，寄生谐振环2，整流电路3；
[0037]所述单极子天线1包括介质基板12，位于介质基板12上表本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种应用于无线通信和输能的整流谐振环电小天线，其特征在于，包括单极子天线(1)，所述单极子天线(1)包括介质基板(12)，分别位于介质基板(12)上下表面的辐射贴片(11)和部分金属地(13)；所述部分金属地左侧设有一寄生谐振环，所述寄生谐振环上连接一整流电路，用于将寄生谐振环上的电流输送到负载，给设备充电；所述辐射贴片的一端接外接电路。2.根据权利要求1所述的一种应用于无线通信和输能的整流谐振环电小天线，其特征在于，所述寄生谐振环(2)为半圆形开口环结构，开口处接整流电路(3)。3.根据权利要求1所述的一种应用于无线通信和输能的整流谐振环电小天线，其特征在于，所述部分金属地(13)中部设有一圆形缺陷地结构。4.根据权利要求2所述的一种应用于无线通信和输能的整流谐振环电...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢萍，黄卡玛，杨阳，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：