本发明专利技术提供的拓宽射频整流器动态输入范围的自适应阻抗匹配电路，通过单刀双掷射频开关在两个动端之间的切换，使得自适应阻抗匹配电路可以设置于两个工作阶段，在射频功率检测工作阶段下，单刀双掷射频开关、时序产生电路、射频功率检测器、量化编码电路、电感电容阵列以及整流器之间信号连通，共同配合控制电感电容阵列达到匹配的匹配电参数；在整流工作阶段下，单刀双掷射频开关、平衡与不平衡阻抗转换器、电感电容阵列以及整流器之间信号连通，并在匹配电参数作用下进行阻抗匹配处理，最终得到与输入的射频能量阻抗匹配的输出能量，实现了在输入功率变化时射频能量和整流器阻抗的良好匹配，提高了宽输入功率下自适应阻抗匹配电路的转换效率。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于微电子，具体涉及一种拓宽射频整流器动态输入范围的自适应阻抗匹配电路。
技术介绍
1、多年来，对物联网设备的需求和使用一直很稳定，但仍依赖电池作为主要电源，无法缩小的体积和高昂的维护成本是物联网设备发展的重要阻碍。在此背景下，获取射频能量是实现无电池系统的一种很有应用前景的替代方案。
2、射频能量获取系统的前端由整流器极其匹配电路组成，然而，自由空间路径损失和远场应用中的障碍物阻碍等因素会造成功率的损失，因此整流器接收的射频信号的功率会发生变化。随着输入功率变化，射频整流器的输入阻抗会发生变化，而阻抗匹配网络一般只能实现固定阻抗之间的匹配，这将导致射频能量整流接口电路只能在很窄的输入功率范围内实现高整流效率。
3、现有的拓宽整流器动态输入功率范围的方法，如利用电阻压缩网络，将整流器输入阻抗的变化缩小进而提高天线与射频整流器的匹配性，此方法需要针对特定整流器进行特殊设计，因此设计十分复杂，不利于普遍应用。亦或使用可重构的整流器，在不同的射频输入功率下通过改变串联在电路里的整流器个数，改善可重构整流器与天线之间的匹配性，然而，随着整流器串联个数的增多，射频能量的峰值转换效率会下降，因此这种方法亦有缺陷。
4、因此，现有的拓宽整流器动态输入功率范围的方法存在电路结构设计复杂或者射频能量转换效率低的技术问题。
技术实现思路
1、为了解决现有技术中所存在的上述问题，本专利技术提供了一种拓宽射频整流器动态输入范围的自适应阻抗匹配电路。
>2、本专利技术要解决的技术问题通过以下技术方案实现：3、本专利技术提供了一种拓宽射频整流器动态输入范围的自适应阻抗匹配电路，包括：单刀双掷射频开关sw1、平衡与不平衡阻抗转换器balun、电感电容阵列、射频功率检测器、量化编码电路、时序产生电路以及整流器；
4、单刀双掷射频开关sw1的一个动端与平衡与不平衡阻抗转换器balun的非平衡输入端相连接；单刀双掷射频开关sw1的另一个动端与射频功率检测器的输入端相连接；不平衡阻抗转换器balun的平衡正向输出端连接电感电容阵列的正向输入端；不平衡阻抗转换器balun的平衡反向输出端连接电感电容阵列的反向输入端；时序产生电路的输入端与外部的方波采样信号vsample连接；时序产生电路的输出端分别与射频功率检测器、量化编码电路以及单刀双掷射频开关sw1的输入端连接；射频功率检测器的输出端与量化编码电路的输入端连接；量化编码电路的输出端与电感电容阵列的输入端连接；电感电容阵列的输出端连接整流器的输入端。
5、可选地，在射频功率检测阶段，时序产生电路用于产生第一控制信号encmp、第二控制信号ensw和第三控制信号endff；
6、单刀双掷射频开关sw1用于在第二控制信号ensw的控制作用下，进行射频功率检测阶段的切换；
7、射频功率检测器用于在第二控制信号ensw的使能控制以及在单刀双掷射频开关sw1切换为射频功率检测阶段时，判断外部输入的射频信号的能量大小并按照能量大小将射频信号转换为直流参考信号vdec；
8、量化编码电路用于接收直流参考信号vdec，在第二控制信号ensw的使能控制以及第一控制信号encmp、第二控制信号ensw和第三控制信号endff的时序控制下，对直流参考信号vdec进行量化编码得到控制码s；
9、电感电容阵列用于在控制码s的控制作用下选择匹配的电容接入方式以达到匹配的匹配电参数；
10、在整流阶段，单刀双掷射频开关sw1用于在第二控制信号ensw的控制作用下，进行整流阶段的切换；
11、平衡与不平衡阻抗转换器balun用于将外部输入的射频信号转换为差分信号；
12、电感电容阵列用于获取差分信号并在匹配电参数的作用下，对差分信号进行阻抗匹配处理生成输出能量，并将输出能量输入到整流器；
13、其中，在射频功率检测阶段第二控制信号ensw为高电平状态，在整流阶段第二控制信号ensw为低电平状态。
14、可选地，一种拓宽射频整流器动态输入范围的自适应阻抗匹配电路还包括：天线；
15、天线用于接收射频能量，并将射频能量作为外部输入的射频信号；
16、天线与单刀双掷射频开关sw1的不动端连接。
17、可选地，时序产生电路用于在方波采样信号vsample的上升沿控制下，依次产生第一控制信号encmp、第二控制信号ensw和第三控制信号endff。
18、可选地，电感电容阵列包括：电容c0-c4、电容cˋ0-cˋ4、电感l0和电感lˋ0以及nmos管mn0-mn8；
19、电感电容阵列的同向输入端分别与电容c0-c3和电感l0的一端连接；电容c0的另一端分别与nmos管mn0和nmos管mn1的漏极连接；电容c1的另一端分别与nmos管mn3和nmos管mn4的漏极连接；电容c2的另一端分别与nmos管mn6和nmos管mn7的漏极连接；电容c3的另一端接地；电感l1的另一端与电容c4连接；电容c4的另一端接地；电感电容阵列的反向输入端分别与电容cˋ0、电容cˋ1、电容cˋ2、电容cˋ3和电感l0的一端连接；电容cˋ0的另一端分别与nmos管mn0的源极和nmos管mn2的漏极连接；电容cˋ1的另一端分别与nmos管mn3的源极和nmos管mn5的漏极连接；电容cˋ2的另一端分别与nmos管mn6的源极和nmos管mn8的漏极连接；电容cˋ3的另一端接地；电感lˋ1的另一端与电容cˋ4连接；电容cˋ4的另一端接地；nmos管mn0、nmos管mn1和nmos管mn2的栅极相连接；nmos管mn1和nmos管mn2的源极接地；nmos管mn3、nmos管mn4和nmos管mn5的栅极相连接；nmos管mn4和nmos管mn5的源极接地；nmos管mn6、nmos管mn7和nmos管mn8的栅极相连接；nmos管mn7和nmos管mn8的源极接地。
20、可选地，量化编码电路包括：第一电流基准源cs1、pmos管mp0、电阻r1～r3、比较器cmp1～cmp3和d触发器dff1～dff3；
21、第一电流基准源cs1的输出端与pmos管mp0的源极相连接；pmos管mp0的栅极与时序产生电路输出的第二控制信号ensw连接；pmos管mp0的漏极分别与电阻r3的一端和比较器cmp1的反向输入端相连接；电阻r3的另一端分别与比较器cmp2的反相输入端、电阻r2的一端相连接；电阻r2的另一端分别与比较器cmp3和电阻r3的一端相连接；电阻r3的另一端接地；射频功率检测器的输出端与比较器cmp1-cmp3的同相输入端相连接；比较器cmp1-cmp3的使能端与第三控制信号endff连接；d触发器dff1的数据信号端与比较器cmp1的输出端相连接，d触发器dff1的时钟信号端与时序产生电路的第三控制信号endff连接，d触发器dff1的输出端与电感电容阵列中的nmos管mn0的栅极相连接本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种拓宽射频整流器动态输入范围的自适应阻抗匹配电路，其特征在于，包括：单刀双掷射频开关(SW1)、平衡与不平衡阻抗转换器(Balun)、电感电容阵列、射频功率检测器、量化编码电路、时序产生电路以及整流器；
2.根据权利要求1所述的一种拓宽射频整流器动态输入范围的自适应阻抗匹配电路，其特征在于，
3.根据权利要求1所述的一种拓宽射频整流器动态输入范围的自适应阻抗匹配电路，其特征在于，所述一种拓宽射频整流器动态输入范围的自适应阻抗匹配电路还包括：天线；
4.根据权利要求1所述的一种拓宽射频整流器动态输入范围的自适应阻抗匹配电路，其特征在于，所述时序产生电路用于在所述方波采样信号(VSample)的上升沿控制下，依次产生第一控制信号(ENCMP)、第二控制信号(ENSW)和第三控制信号(ENDFF)。
5.根据权利要求1所述的一种拓宽射频整流器动态输入范围的自适应阻抗匹配电路，其特征在于，所述电感电容阵列包括：电容C0-C4、电容Cˋ0-Cˋ4、电感L0和电感Lˋ0以及NMOS管MN0-MN8；
6.根据权利要求1所述的一种拓宽射频整流器动态输入范围的自适应阻抗匹配电路，其特征在于，所述量化编码电路包括：第一电流基准源(CS1)、PMOS管MP0、电阻R1～R3、比较器CMP1～CMP3和D触发器DFF1～DFF3；
7.根据权利要求1所述的一种拓宽射频整流器动态输入范围的自适应阻抗匹配电路，其特征在于，所述射频功率检测器包括：PMOS管Mp1-M p6、NMOS管MN9-MN16、电容C5-C7、电压基准源(BGR)、第二电流基准源(CS2)、单位增益缓冲器(BF1)、反相器(INV1)、阻抗匹配网络以及电阻R4；
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【技术特征摘要】
1.一种拓宽射频整流器动态输入范围的自适应阻抗匹配电路，其特征在于，包括：单刀双掷射频开关(sw1)、平衡与不平衡阻抗转换器(balun)、电感电容阵列、射频功率检测器、量化编码电路、时序产生电路以及整流器；
2.根据权利要求1所述的一种拓宽射频整流器动态输入范围的自适应阻抗匹配电路，其特征在于，
3.根据权利要求1所述的一种拓宽射频整流器动态输入范围的自适应阻抗匹配电路，其特征在于，所述一种拓宽射频整流器动态输入范围的自适应阻抗匹配电路还包括：天线；
4.根据权利要求1所述的一种拓宽射频整流器动态输入范围的自适应阻抗匹配电路，其特征在于，所述时序产生电路用于在所述方波采样信号(vsample)的上升沿控制下，依次产生第一控制信号(encmp)、第二控制信号(ensw)和第三控制信号(endff)。
【专利技术属性】
技术研发人员：刘帘曦，张宇翔，杜雨，张一诺，张育凯，廖栩锋，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：
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