一种应用于远程无线充电的整流天线系统的制作方法

本实用新型属于天线技术领域，具体涉及一种应用于远程无线充电的整流天线系统。

背景技术：

2007年6月7日，麻省理工学院的研究团队在美国《科学》杂志的网站上发表了研究成果。研究小组把共振运用到电磁波的传输上而成功“抓住”了电磁波，利用铜制线圈作为电磁共振器，一团线圈附在传送电力方，另一团在接受电力方。传送方送出某特定频率的电磁波后，经过电磁场扩散到接受方，电力就实现了无线传导。这项被他们称为“无线电力”的技术经过多次试验，已经能成功为一个两米外的60瓦灯泡供电。

目前，无线充电市场的爆发，对于上下游企业而言，无疑意味着巨大的商机，不仅在智能手机中，而且在智能家居、汽车等市场依然具有大空间。当前的无线充电方式大部分激光输能，但是，激光输能的转换效率较低，且同时存在着受天气影响大、输出功率小等方面的不足，在长距离充电中缺点尤为突出。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种应用于远程无线充电的整流天线系统，相对于激光输能提高了转换效率，受天气影响小，提升了电转换效率。

本实用新型的第一种技术方案：一种应用于远程无线充电的整流天线系统的电磁波发射端，包括用于发射电磁波信号的发射聚焦反射面天线，发射聚焦反射面天线的反射面焦点位置处设置有馈源，馈源连接有弯波导，弯波导的另一端穿过发射聚焦反射面天线并连接信号源；

发射聚焦反射面天线安装在俯仰调节机构上，俯仰调节机构用于调节发射聚焦反射面天线的俯仰角度。

进一步地，俯仰调节机构包括立柱，立柱顶端安装有俯仰支撑架，俯仰支撑架的一侧设置有支臂，支臂与发射聚焦反射面天线非反射面上的天线凸耳铰接；

俯仰支撑架上还安装有与支臂平行的丝杠，丝杠的前端与发射聚焦反射面天线非反射面上的另一天线凸耳铰接，丝杠的后端设置有摇把；

两个天线凸耳上下对应安装在发射聚焦反射面天线的非反射面上。

进一步地，馈源与发射聚焦反射面天线之间通过馈源拉绳固定连接。

本实用新型的第二种技术方案：一种应用于远程无线充电的整流天线系统的电磁波接收端，，用于接收上述的电磁波信号，包括天线组阵，天线组阵包括多个矩形微带天线，每个矩形微带天线均连接有整流电路，整流电路用于将矩形微带天线接收的电磁波信号转换成电压信号。

进一步地，每个整流电路均包括低通滤波器，其信号输入端与矩形微带天线相连接，信号输出端依次通过整流二极管、直通滤波器连接至负载，负载的另一端为电压输出端。

进一步地，每个矩形微带天线和整流电路均安装在基板上，且多个矩形微带天线呈方阵排布。

本实用新型的第三种技术方案：一种应用于远程无线充电的整流天线系统，包括上述的电磁波发射端和电磁波接收端。

进一步地，电磁波发射端和电磁波接收端位于同一轴线上。

本实用新型的有益效果是：通过电磁波发射端和电磁波接收端组成完整的整流天线系统，可以实现远程无线充电，通过微波输能克服激光输能的关键性缺点，微波在空气中的传输损耗很小，微波---直流的转换效率较高(80％左右)，适于长距离空中传输。

【附图说明】

图1为本实用新型一种应用于远程无线充电的整流天线系统的电磁波发射端的结构示意图；

图2为本实用新型一种应用于远程无线充电的整流天线系统的电磁波接收端的结构示意图；

图3为本实用新型一种应用于远程无线充电的整流天线系统的电磁波接收端中整流电路的结构示意图。

其中：1.发射聚焦反射面天线；2.天线凸耳；3.俯仰支撑架；4.丝杠；5.摇把； 6.立柱；7.馈源拉绳；8.馈源；9.弯波导；10.低通滤波器；11.整流二极管；12. 负载；13.直通滤波器；14.矩形微带天线；15.固定板；16.固定支架。

【具体实施方式】

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。

本实用新型公开了一种应用于远程无线充电的整流天线系统的电磁波发射端，如图1所示，包括用于发射电磁波信号的发射聚焦反射面天线1，采用椭圆切割抛物面作为天线，可承受大功率，可实现高的聚焦能力。

发射聚焦反射面天线1的反射面焦点位置处设置有馈源8，馈源8采用角锥喇叭天线，馈源8与发射聚焦反射面天线1之间通过馈源拉绳7固定连接，以保证稳定性。发射聚焦反射面天线1的非反射面上下对应安装有两个天线凸耳2。

馈源8连接有弯波导9，弯波导9的另一端穿过发射聚焦反射面天线1并连接信号源，进行馈电。弯波导9必须要穿过发射聚焦反射面天线1，否则馈线部分无法放到反射面后部，不能连接信号源。

发射聚焦反射面天线1安装在俯仰调节机构上，该俯仰调节机构可进行-20°～0°俯仰调节，以保证电磁波信号的定向传输。俯仰调节机构用于调节发射聚焦反射面天线1的俯仰角度。俯仰调节机构包括立柱6，立柱6顶端安装有俯仰支撑架3，俯仰支撑架3的一侧设置有支臂，支臂与一个天线凸耳2铰接。俯仰支撑架3上还安装有与支臂平行的丝杠4，丝杠4的前端与另一天线凸耳2铰接，丝杠4的后端设置有摇把5，丝杠4穿到俯仰支撑架3上的螺母上，通过转动摇把5可以使丝杠相对于俯仰支撑架3前后移动，以推动或拉动发射聚焦反射面天线1的俯仰角度。

本实用新型还公开了一种应用于远程无线充电的整流天线系统的电磁波接收端，即为整流天线，其是微波输能的主要部件之一，如图2所示，用于接收上述电磁波发射端发出的电磁波信号。

整流天线包括天线组阵和整流电路，通过组阵的方式实现大的口径面，馈电端口处接整流电路。天线组阵包括多个矩形微带天线14，其易实现圆极化、易集成、易共形，为了实现高增益的性能，矩形微带天线14采用了组阵的方式，其组阵后的口径面与发射聚焦反射面天线1应相等。整个整流天线用固定板15固定后整体安装到固定架14上。为了使天线的损耗低且可以保证天线的尺寸在要求范围内，天线的基板选择聚四氟乙烯玻璃纤维。

每个矩形微带天线14均连接有整流电路，整流电路用于将矩形微带天线14 接收的电磁波信号转换成电压信号。如图3所示，整流电路置于微带天线下面，每个整流电路均包括低通滤波器10，其信号输入端与矩形微带天线14相连接，即与天线馈电端匹配，信号输出端依次通过整流二极管11、直通滤波器13连接至负载12，负载12的另一端为电压输出端，即低通滤波器10的信号输出端与整流二极管11匹配。每个整流电路将电磁信号转换为电压后再通过串联或者并联最终一个端口输出。

低通滤波器10的作用：一是允许基频通过，阻止天线的其他频率分量进入整流电路，二是反射蒸馏二极管11产生的高次谐波，三是同时实现接收天线与滤波器之间的匹配。第二级的整流二极管11采用单个二极管并联整流方式，采用可以承受大功率且转换效率高的二极管，并选择结电容小的二极管—Si肖特基二极管代替点接触半导体二极管，可以采用282c/2H18073型号，目的是考虑到系统的经济性和方便性。第三级的直通滤波器13的作用是只让直流通过，将基频及基频以上的谐波反射回到整流二极管11，一方面提高了输出直流的平稳度，另一方面将反射的RF能量再一次整流利用，最后接直流负载12将电流转化为电压输出。

每个矩形微带天线14和整流电路均安装在基板上，且多个矩形微带天线14 呈方阵排布。由于每个矩形微带天线14都对应一个整流电路，所以整流电路也要进行组阵，其间距由矩形微带天线14来决定，此阵在设计时满足具体功率或电压的要求下，以最大转换效率为目标，最后将整个组阵好的整流天线放置在固定板15上进行固定好，再将其安装于固定架16上。整流天线必须保证矩形微带天线14和整流电路可以达到做好的转换效率，这样才能确保整个系统的效率是最好的。

本实用新型还公开了一种应用于远程无线充电的整流天线系统，该系统主要为两部分，包括上述的电磁波发射端和电磁波接收端。为了保证接收天线转换效率最高，将电磁波发射端和电磁波接收端的电轴重合。电磁信号通过椭圆切割抛物面发射出去，经过自由空间，接收端矩形微带天线14将射频信号接收，然后将射频信号传输给低通滤波器10，再出输给整流二极管11，最后只有直流信号可以通过直通滤波器13。发射聚焦反射面天线1和整流天线均工作在2.45GHz，天线的极化方式是线极化。

采用电磁波信号空间传输，接收天线接收到电磁波信号后实现能量的转换以及充电的目的。本实用新型在使用时，首先检查设备完好性，然后接通电源，将直流(DC)电能转化为射频(RF)能量，并通过发射聚焦反射面天线1将射频能量发射出去，接着射频能量在空间的一定距离传输，最后能量在接收端通过整流天线被收集并转化为直流(DC)电能。

本实用新型的一种应用于远程无线充电的整流天线系统，可以提供2.45GHz 的微波能量进行长距离的定向传输，可以实现直流-射频(DC-RF)和射频-直流 (RF-DC)的转换。发射端结构紧凑且可以进行俯仰调节，实现微波能量的定向传输。接收端的面阵固定在固定板15上，可以保护下层的整流电路部分。