【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及射频能量收集，具体涉及一种基于并馈网络的超材料覆层整流天线及射频能量收集系统。
技术介绍
1、电力传感器是一种能够将电力系统中的电流、电压等电能参数转化为标准信号输出的测量设备。在电力系统的运行和监测中，电力传感器起着至关重要的作用。并且随着智能电网的不断发展，电力传感器在智能电网建设中也具有重要意义。
2、然而，目前电力传感器的发展开始受限于能源供给问题。化学电池和有线电缆是两种传统的供能方式，传感器靠电池供电工作寿命短，需定期更换电池且在高电位下更换难度大，运维成本高，电缆输能由于受到地形等环境因素的限制，应用范围有限。若能实现就地能源补给，供电问题可以很好地得到解决。因此，射频能量收集技术不断成为专家学者研究的热点，其优势在于不受环境因素的影响，能量源较为稳定、空间损耗小、传输功率灵活等，是解决低功耗传感器供能问题的一种自供能技术。
3、但是现有的射频能量收集天线大多体积大，不利于现场安装，增益低，无法有效地接收到周围环境中的射频能量。而且射频整流电路转换效率低，无法保证低功耗电力传感器的稳定工作。
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题是提供一种基于并馈网络的超材料覆层整流天线及射频能量收集系统，以解决上述技术问题。
2、本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：一种基于并馈网络的超材料覆层整流天线，包括：介质基板、接地面、辐射贴片和馈电端口；所述介质基板的一面与所述接地面连接，所述介质基板的另一面上连接有至少一个辐
3、本专利技术的有益效果是：开口谐振环呈2×2阵列排布，该排布方式能够达到高效集成的目的。开口谐振环形成的超材料覆层结构，能够降低各个贴片阵元之间的耦合作用，实现天线的小型化。并且，通过设置开口谐振环，还能够提高天线的增益以及贴片阵元内部电流，有利于空间中电磁能量的收集。最终，通过并馈网络和馈电端口实现馈电，实现了结构的简化。
4、在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以做如下改进。
5、进一步，所述介质基板设置有两层，两层所述介质基板叠合连接在一起。
6、采用上述进一步方案的有益效果是：设置两层介质基板，能够降低超材料结构对贴片阵元的影响。
7、进一步，所述介质基板为fr-4环氧玻璃布层压板，厚度为0.8毫米，相对介质常数为4.4。
8、采用上述进一步方案的有益效果是：采用fr-4材料制作介质基板，具有成本低、使用价值高等特点。
9、进一步，每个所述贴片阵元为矩形结构，所有的贴片阵元呈等行等列式分布在所述介质基板上。
10、采用上述进一步方案的有益效果是：贴片阵元等行等列的分布形式，能够使天线更接近于方形贴片天线，从而实现较高的辐射效率。
11、进一步，所述并馈网络包括二等分功分器和微带线，所述二等分功分器的端口通过所述微带线与所述贴片阵元、相邻二等分功分器或所述馈电端口连接。
12、进一步，所述开口谐振环包括第一开口金属环和第二开口金属环，所述第一开口金属环和所述第二开口金属环均为正六边形结构，所述第一开口金属环被包围在所述第二开口金属环中，所述第一开口金属环的开口朝向与所述第二开口金属环的开口朝向相反。
13、进一步，所述第一开口金属环的内接圆直径为1.8毫米，所述第二开口金属环的内接圆直径为4毫米，所述第一开口金属环和所述第二开口金属环的厚度均为0.3毫米，所述第一开口金属环和所述第二开口金属环的开口长度均为0.6毫米。
14、进一步，每个所述贴片阵元、所述接地面与所述开口谐振环均为厚度为0.035毫米的铜片。
15、为解决上述技术问题，本专利技术还提出了一种射频能量收集系统，包括如前所述的基于并馈网络的超材料覆层整流天线，以及与所述基于并馈网络的超材料覆层整流天线依次连接的匹配电路、整流电路以及滤波电路。
16、本专利技术的有益效果是：射频能量收集系统能够将射频能量高效转化为直流量，在匹配电路、整流电路和滤波电路的作用下，进一步提高了能量转换效率，能够满足对低功耗电力传感器的供能需求。
17、进一步，所述匹配电路为单支节阻抗匹配电路，所述整流电路为二倍压整流电路，所述滤波电路为微带线阶梯阻抗低通滤波电路。
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1.一种基于并馈网络的超材料覆层整流天线，其特征在于，包括：介质基板(1)、接地面(2)、辐射贴片和馈电端口(3)；
2.根据权利要求1所述基于并馈网络的超材料覆层整流天线，其特征在于，所述介质基板(1)设置有两层，两层所述介质基板(1)叠合连接在一起。
3.根据权利要求1所述基于并馈网络的超材料覆层整流天线，其特征在于，所述介质基板(1)为FR-4环氧玻璃布层压板，厚度为0.8毫米，相对介质常数为4.4。
4.根据权利要求1所述基于并馈网络的超材料覆层整流天线，其特征在于，每个所述贴片阵元(4)为矩形结构，所有的贴片阵元(4)呈等行等列式分布在所述介质基板(1)上。
5.根据权利要求1所述基于并馈网络的超材料覆层整流天线，其特征在于，所述并馈网络包括二等分功分器(5)和微带线(6)，所述二等分功分器(5)的端口通过所述微带线(6)与所述贴片阵元(4)、相邻二等分功分器(5)或所述馈电端口(3)连接。
6.根据权利要求1所述基于并馈网络的超材料覆层整流天线，其特征在于，所述开口谐振环包括第一开口金属环(7)和第二开口金属
7.根据权利要求6所述基于并馈网络的超材料覆层整流天线，其特征在于，所述第一开口金属环(7)的内接圆直径为1.8毫米，所述第二开口金属环(8)的内接圆直径为4毫米，所述第一开口金属环(7)和所述第二开口金属环(8)的厚度均为0.3毫米，所述第一开口金属环(7)和所述第二开口金属环(8)的开口长度均为0.6毫米。
8.根据权利要求1所述基于并馈网络的超材料覆层整流天线，其特征在于，每个所述贴片阵元(4)、所述接地面(2)与所述开口谐振环均为厚度为0.035毫米的铜片。
9.一种射频能量收集系统，其特征在于，包括权利要求1至8中任一项所述的基于并馈网络的超材料覆层整流天线，以及与所述基于并馈网络的超材料覆层整流天线依次连接的匹配电路(9)、整流电路(10)以及滤波电路(11)。
10.根据权利要求9所述射频能量收集系统，其特征在于，所述匹配电路(9)为单支节阻抗匹配电路，所述整流电路(10)为二倍压整流电路，所述滤波电路(11)为微带线阶梯阻抗低通滤波电路。
...【技术特征摘要】
1.一种基于并馈网络的超材料覆层整流天线，其特征在于，包括：介质基板(1)、接地面(2)、辐射贴片和馈电端口(3)；
2.根据权利要求1所述基于并馈网络的超材料覆层整流天线，其特征在于，所述介质基板(1)设置有两层，两层所述介质基板(1)叠合连接在一起。
3.根据权利要求1所述基于并馈网络的超材料覆层整流天线，其特征在于，所述介质基板(1)为fr-4环氧玻璃布层压板，厚度为0.8毫米，相对介质常数为4.4。
4.根据权利要求1所述基于并馈网络的超材料覆层整流天线，其特征在于，每个所述贴片阵元(4)为矩形结构，所有的贴片阵元(4)呈等行等列式分布在所述介质基板(1)上。
5.根据权利要求1所述基于并馈网络的超材料覆层整流天线，其特征在于，所述并馈网络包括二等分功分器(5)和微带线(6)，所述二等分功分器(5)的端口通过所述微带线(6)与所述贴片阵元(4)、相邻二等分功分器(5)或所述馈电端口(3)连接。
6.根据权利要求1所述基于并馈网络的超材料覆层整流天线，其特征在于，所述开口谐振环包括第一开口金属环(7)和第二开口金属环(8)，所述第一开口金属环(7)和所述第二开口金属环(8)均为正六...
【专利技术属性】
技术研发人员：毕茂强，刘艺平，江天炎，陈曦，隆宗荣，贺阳，吴非凡，
申请(专利权)人：重庆理工大学，
类型：发明
国别省市：
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