一种小型化多频段射频整流电路

本发明属于射频电路，涉及一种小型化多频段射频整流电路，具体地说涉及一种用于射频能量收集的小型化多频段射频整流电路。

背景技术：

1、随着科技的不断进步，无线通信已进入多功能、高速传输的阶段，空间中电磁、射频能量信号不断增加，环境中射频的能量密度越来越大，这些能量信号若不加以处理，存在对其它设备产生电磁干扰、形成电磁污染的风险，若能加以收集利用，则可能成为新的无污染能源，因此，射频能量收集有潜力成为绿色清洁且可持续的电池替代方案，与风能、太阳能等清洁能源相比，射频能量是一种更稳定和长期的能源，不受环境温度、湿度、时间等的影响。为收集射频能量，目前已开发出射频能量收集系统，其是通过接收天线收集环境中无处不在的射频能量，然后经整流电路转换成直流电，供给低功耗设备，基于射频能量收集系统绿色无污染的特点，且能与低功耗设备集成为自给自足的供电系统，因此在智慧城市的建设中有着巨大应用潜力。

2、射频能量收集系统中的整流电路由于可同时控制射频-直流的转换效率和直流输出电压的大小，因此，整流电路的设计对于射频能量收集系统有着关键性的影响，行业内已提出了多用用于设计高性能整流电路的方法，如谐波能量回收技术、电阻压缩网络、串联带阻结构和与其它清洁能源协同收集等。上述方法大多集中于单频电路的性能提升，但是实际上环境中的射频能量包含多个频段且每个频段能量大小不一，单频段的整流电路已无法满足射频能量的收集需求，为解决这一问题，在相关技术中可通过并联多个整流支路形成多频段整流电路，每个支路整流一个频段，这种电路结构虽然可以获得多频段、高效率的整流性能，但是多支路的电路会导致电路结构尺寸过大，不利于与其它设备的集成。

3、有鉴于此，有必要对现有技术的射频整流电路予以进一步改进。

技术实现思路

1、为解决上述至少一技术问题，本发明的主要目的是提供一种小型化多频段射频整流电路。

2、为实现上述目的，本发明采用的一个技术方案为：提供一种小型化多频段射频整流电路，包括：输入阻抗匹配网络、二极管倍压电路以及直通滤波器，所述输入阻抗匹配网络的输出端与二极管倍压电路的输入端电连接，所述输入阻抗匹配网络的输入端用于连接射频能量接收端；所述二极管倍压电路的输出端与所述直通滤波器的输入端连接，所述直通滤波器的输出端用于连接负载；

3、所述直通滤波器包括第一传输线，所述第一传输线的一端连接于所述二极管倍压电路与负载连接的公共接点，另一端开路；所述输入阻抗匹配网络包括阻抗调节网络及第二传输线，所述阻抗调节网络的输入端用于与射频能量接收端连接，所述阻抗调节网络的输出端与第二传输线的一端连接，所述第二传输线的另一端与二极管倍压电路的输入端连接，其中，所述第一传输线及第二传输线的长度均为基频的四分之一波长。

4、其中，所述第一传输线及第二传输线均以一定间隔弯曲折叠。

5、其中，所述阻抗调节网络包括第一金属块、第二金属块及第三金属块，所述第一金属块的一端与第三金属块的一端连接，所述第一金属块的另一端用于连接射频能量接收端，所述第三金属块的另一端与第二传输线的输入端连接，所述第二金属块的一端与第三金属块连接，所述第二金属块的另一端开路。

6、其中，所述第一金属块、第二金属块及第三金属块呈倒l形。

7、其中，所述第一金属块的电长度为1-5mm，特征阻抗为33.2-74.8ω，所述第二金属块的电长度为3-6mm，特征阻抗为24.5-74.8ω，所述第三金属块的电长度为0.5-5mm，特征阻抗为52.1-74.8ω。

8、其中，所述第二金属块的长度为4.55-4.65mm，特征阻抗为24.5-52.1ω；所述第三金属块的长度为3-5mm，特征阻抗为55.4-74.8ω；所述第一传输线的长度为46-52mm，特征阻抗为92.2-127.6ω。

9、其中，所述第二金属块的长度为4.65-4.75mm，特征阻抗为33.2-127.6ω；所述第三金属块的长度为0.5-2mm，特征阻抗为52.1-74.8ω；所述第一传输线的长度为55-61mm，特征阻抗为127.6-172.2ω。

10、其中，所述直通滤波器还包括第四金属块，所述第四金属块的两端分别连接二极管倍压电路的输出端与负载，所述第一传输线与第四金属块连接。

11、其中，所述二极管倍压电路包括电容、第五金属块、第一二极管及第二二极管，所述电容的一端与第二传输线连接，所述电容的另一端与第五金属块的一端连接，所述第五金属块的另一端与第一二极管的正极连接，所述第一二极管的负极连接第四金属块，所述第二二极管的负极连接第五金属块，第二二极管的正极用于连接接收端子。

12、其中，所述第一二极管及第二二极管均为肖特基二极管，所述小型化多频段射频整流电路刻蚀于介质基板上。

13、本发明的技术方案主要包括输入阻抗匹配网络、二极管倍压电路以及直通滤波器，直通滤波器及输入阻抗匹配网络中均采用具有基频的四分之一波长的第一传输线及第二传输线，得到多频段整流电路，具体的，在阻抗调节网络和二极管倍压电路之间串联第二传输线，可以得到基频及其对应的奇数倍频阻抗匹配网络，在直通滤波器中设计基频的四分之一波长的第一传输线，能够将基频和奇数倍频的信号反射回来，进一步提高整流效率，从而在多个频段内得到了较高的整流效率。本方案可以通过调整基频的大小，能够设计不同频段的多频整流电路，具有很强的频点可调性，结构紧凑，便于集成的优点。

技术特征：

1.一种小型化多频段射频整流电路，其特征在于，包括：输入阻抗匹配网络、二极管倍压电路以及直通滤波器，所述输入阻抗匹配网络的输出端与二极管倍压电路的输入端电连接，所述输入阻抗匹配网络的输入端用于连接射频能量接收端；所述二极管倍压电路的输出端与所述直通滤波器的输入端连接，所述直通滤波器的输出端用于连接负载；

2.如权利要求1所述的小型化多频段射频整流电路，其特征在于，所述第一传输线及第二传输线均以一定间隔弯曲折叠。

3.如权利要求1或2所述的小型化多频段射频整流电路，其特征在于，所述阻抗调节网络包括第一金属块、第二金属块及第三金属块，所述第一金属块的一端与第三金属块的一端连接，所述第一金属块的另一端用于连接射频能量接收端，所述第三金属块的另一端与第二传输线的输入端连接，所述第二金属块的一端与第三金属块连接，所述第二金属块的另一端开路。

4.如权利要求3所述的小型化多频段射频整流电路，其特征在于，所述第一金属块、第二金属块及第三金属块呈倒l形。

5.如权利要求3所述的小型化多频段射频整流电路，其特征在于，所述第一金属块的电长度为1-5mm，特征阻抗为33.2-74.8ω，所述第二金属块的电长度为3-6mm，特征阻抗为24.5-74.8ω，所述第三金属块的电长度为0.5-5mm，特征阻抗为52.1-74.8ω。

6.如权利要求5所述的小型化多频段射频整流电路，其特征在于，所述第二金属块的长度为4.55-4.65mm，特征阻抗为24.5-52.1ω；所述第三金属块的长度为3-5mm，特征阻抗为55.4-74.8ω；所述第一传输线的长度为46-52mm，特征阻抗为92.2-127.6ω。

7.如权利要求5所述的小型化多频段射频整流电路，其特征在于，所述第二金属块的长度为4.65-4.75mm，特征阻抗为33.2-127.6ω；所述第三金属块的长度为0.5-2mm，特征阻抗为52.1-74.8ω；所述第一传输线的长度为55-61mm，特征阻抗为127.6-172.2ω。

8.如权利要求1所述的小型化多频段射频整流电路，其特征在于，所述直通滤波器还包括第四金属块，所述第四金属块的两端分别连接二极管倍压电路的输出端与负载，所述第一传输线与第四金属块连接。

9.如权利要求8所述的小型化多频段射频整流电路，其特征在于，所述二极管倍压电路包括电容、第五金属块、第一二极管及第二二极管，所述电容的一端与第二传输线连接，所述电容的另一端与第五金属块的一端连接，所述第五金属块的另一端与第一二极管的正极连接，所述第一二极管的负极连接第四金属块，所述第二二极管的负极连接第五金属块，第二二极管的正极用于连接接收端子。

10.如权利要求8所述的小型化多频段射频整流电路，其特征在于，所述第一二极管及第二二极管均为肖特基二极管，所述小型化多频段射频整流电路刻蚀于介质基板上。

技术总结
本发明公开了一种小型化多频段射频整流电路，包括：输入阻抗匹配网络、二极管倍压电路以及直通滤波器，所述输入阻抗匹配网络与二极管倍压电路电连接；所述二极管倍压电路与直通滤波器连接；所述直通滤波器包括第一传输线，所述第一传输线的一端连接于所述二极管倍压电路与负载连接的公共接点，另一端开路；所述输入阻抗匹配网络包括阻抗调节网络及第二传输线，所述阻抗调节网络用于与射频能量接收端连接，所述阻抗调节网络与第二传输线的一端连接，所述第二传输线的另一端与二极管倍压电路连接，其中，所述第一传输线及第二传输线的长度均为基频的四分之一波长。本方案能够实现多频段整流，具有小型化及频点可调的性能，便于集成设计。

技术研发人员：孙宇祥,周增泰
受保护的技术使用者：深圳大学
技术研发日：
技术公布日：2024/8/20