一种高效率的双频整流电路制造技术

本发明专利技术公开了一种高效率的双频整流电路，包括上层微带结构、中间介质基板和底层金属地板，所述上层微带结构印制在中间介质基板的上表面，所述底层金属地板印制在中间介质基板的下表面，所述上层微带结构由依次连接的双频阻抗匹配网络、倍压整流电路结构、谐波抑制网络和负载端构成。本发明专利技术设计的谐波抑制网络有利于提高整流效率；采用的倍压整流结构能提高输出电压；最后通过对输入阻抗的调控，设计出一个双频阻抗匹配网络，使公开的整流电路能在两个频率上实现高整流效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种微波整流电路，具体涉及一种高效率的双频整流电路。
技术介绍
当代的能量输送多数以电缆的方式进行传播，这些输送方法不仅耗费大量的人力和物力，而且在空间不足、环境恶劣和地形复杂等环境中，电缆的使用会受到很大的限制。微波输能(Microwave Power Transmission)是把能量转化为微波的形式从发射端发射出来，在自由空间中将其传播到接收端的能量传输方式，它打破了传统的通过电缆传播电能的方式，开辟了一种新的能量传播方式。微波输能技术通过微波发生器将直流电转换成微波能量，经过发射天线的聚焦之后进行高效地发射，微波能量在自由空间中传播，继而到达接收天线，接收天线是整流天线，负责将微波能量接收并且转换为可供直流能量，经过升降压电路输出给用户使用。在这几个环节中，微波输能系统总的传输效率取决于直流能量转换为微波能量的发射效率，电磁波在空间中的传输效率以及微波能量转换为直流的接收效率。当今技术水平下，发射效率可以做到高达95％以上；传输效率主要是受到环境条件的影响，属于不可控因素；因此微波输能技术的关键是提高接收转换效率，即微波能量转换直流能量的整流效率。
技术实现思路
为了克服现有技术存在的缺点与不足，本专利技术提供一种高效率的双频整流电路。本专利技术设计了一个可应用于整流器的双频阻抗匹配网络，使整流器在两个频率上都实现阻抗匹配及较高的整流效率。该双频阻抗匹配网络具有严格的设计公式，可根据提出的公式很便捷地设计出需要的双频整流器。该整流电路采用倍压整流结构，有利于提高输出电压。该整流器的输出端口采用谐波抑制技术，有利于提高整流器的整流效率。一种高效率的双频整流电路，包括上层微带结构、中间介质基板和底层金属地板，所述上层微带结构印制在中间介质基板的上表面，所述底层金属地板印制在中间介质基板的下表面，所述上层微带结构由依次连接的双频阻抗匹配网络I、倍压整流电路结构II、谐波抑制网络III和负载端构成；所述双频阻抗匹配网络I包括用于隔直流通交流的电容、用于将电路在两个工作频率下的阻抗转化为共轭阻抗的第四微带线及第五微带线，和用于将共轭阻抗匹配到信号源阻抗的第一、第二及第三微带线；所述第一微带线的一端与输入端口连接，另一端与第五微带线的一端连接；所述第二微带线与第三微带线分别与第一微带线垂直连接，且在第一微带线的两端，处于同一侧；所述第四微带线垂直连接在第五微带线的一端，且位于第一微带线的另一侧；所述第四微带线末端通过金属化过孔连接底层金属地板；所述电容的一端与第五微带线的另一端连接。所述倍压整流电路结构II由第七微带线、第一二极管、第九微带线和第二二极管构成，所述第九微带线通过金属化过孔连接底层金属地板；所述第七微带线与电容的另一端连接；所述第一二极管正极连接在第九微带线，其负极连接在第七微带线末端；所述第二二极管正极连接在第七微带线末端，其负极连接在第十一微带线。该倍压整流结构有利于提高整流器电路的输出电压。所述谐波抑制网络III包括第十一微带线、用于分别抑制第一工作频率基波和二次谐波的第十二、十三微带线，和用于分别抑制第二工作频率基波和二次谐波的第十四、十五微带线；所述第十二微带线和第十三微带线垂直在第十一微带线的一侧，所述第十四微带线和第十五微带线垂直连接在第十一微带线的另一侧；所述第十二微带线和第十四微带线分别加载到第十一微带线上距离其左端三分之一第十一微带线线长的位置；第十三微带线和第十五微带线分别加载到第十一微带线上距离其左端三分之二第十一微带线线长的位置。该谐波抑制网络有利于提高整流电路的工作效率。所述第四微带线(4)的电长度应满足其中k＝f2/f1，f1及f2是第一及第二工作频率。所述负载端由电阻及第十七微带线构成，所述电阻连接在第十五微带线与第十七微带线中间，第十七微带线通过金属化过孔连接底层金属地板。所述第十二微带线和第十三微带线分别为第一个工作频率的基波和二次谐波的四分之一波长开路线；所述第十四微带线和第十五微带线分别为第二个工作频率的基波和二次谐波的四分之一波长开路线。所述输入端口为特性阻抗50欧姆的微带线。所述两个工作频率分别为第一工作频率f1＝915MHz及第二工作频率f2＝2.45GHz。所述第二及第三微带线结构及尺寸完全相同。本专利技术的有益效果：(1)本专利技术设计的双频整流电路能同时在两个不同的频率上实现阻抗匹配及较高的整流效率；(2)本专利技术中应用于整流电路设计的双频匹配网络具有严格的参数设计公式，设计步骤明确；(3)本专利技术采用的倍压整流结构有利于提高输出电压；(4)本专利技术在输出端口采用的谐波抑制网络有利于提高整流效率。附图说明图1是本专利技术的电路结构图。图2是本专利技术的双频阻抗匹配网络的示意图。图3是呈现本专利技术实施例在双频阻抗匹配网络作用下的输入阻抗变化的归一化史密斯阻抗圆图。图4是本专利技术实施例在输入功率为14.6dBm时，不同频率下的回波损耗的仿真结果。图5是本专利技术实施例在输入功率为14.6dBm时，不同频率下的整流效率的仿真与测量结果。图6和图7是本专利技术实施例在不同输入功率下，在两个工作频率的仿真与测量结果。具体实施方式下面结合实施例及附图，对本专利技术作进一步地详细说明，但本专利技术的实施方式不限于此。实施例如图1所示，一种高效率的双频整流电路，包括上层微带结构、中间介质基板和底层金属地板，所述上层微带结构印制在中间介质基板的上表面，所述底层金属地板印制在中间介质基板的下表面，所述上层微带结构由依次连接的双频阻抗匹配网络I、倍压整流电路结构II、谐波抑制网络III和负载端构成。本专利技术的设计步骤为先分别设计倍压整流电路结构II、谐波抑制网络III和负载端，最后设计双频阻抗匹配网络I。本实施例中的两个工作频率分别是第一工作频率f1＝915MHz，第二工作频率f2＝2.45GHz，信号源端口阻抗为50Ω。所述倍压整流电路结构II由第七微带线7、第一二极管8、第九微带线9和第二二极管10连接构成。其中第九微带线9通过金属化过孔连接底层金属地板；第七微带线7与电容6连接；第一二极管8正极连接在第九微带线9，负极连接在第七微带线7末端；第二二极管10正极连接在第七微带线7末端，负极连接在第十一微带线11，该倍压整流结构有利于提高整流器电路的输出电压。所述谐波抑制网络III由第十一微带线11、第十二微带线12、第十三微带线13、第十四微带线14和第十五微带线15构成。所述第十二微带线12和第十三微带线13分别为工作频率f1的基波和二次谐波的四分之一波长开路线，用于抑制频率f1的基波和二次谐波；所述第十四微带线14和第十五微带线15分别为工作频率f2的基波和二次谐波的四分之一波长开路线，用于抑制频率f2的基波和二次谐波。所述第十二微带线12和第十三微带线13垂直连接在第十一微带线11的一侧；所述第十四微带线14和第十五微带线15垂直连接在第十一微带线11的另一侧；所述第十二微带线12和第十四微带线14分别加载到第十一微带线11上距离其左端三分之一第十一微带线11线长的位置；第十三微带线13和第十五微带线15分别加载到第十一微带线11上距离其左端三分之二第十一微带线11线长的位置。该谐波抑制网络有利于提高整流电路的工作效率。所述双频整流电路的负载端由电阻16及第十七微带线17构成，所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高效率的双频整流电路，其特征在于，包括上层微带结构、中间介质基板和底层金属地板，所述上层微带结构印制在中间介质基板的上表面，所述底层金属地板印制在中间介质基板的下表面，所述上层微带结构由依次连接的双频阻抗匹配网络(I)、倍压整流电路结构(II)、谐波抑制网络(III)和负载端构成；所述双频阻抗匹配网络(I)包括电容(6)、用于将电路在两个工作频率下的阻抗转化为共轭阻抗的第四微带线(4)及第五微带线(5)，和用于将共轭阻抗匹配到信号源阻抗的第一、第二及第三微带线(1、2、3)；所述第一微带线(1)的一端与输入端口连接，另一端与第五微带线(5)的一端连接；所述第二微带线(2)与第三微带线(3)分别与第一微带线(1)垂直连接，且位于第一微带线(1)的一侧；所述第四微带线(4)与第五微带线(5)垂直连接，所述第四微带线(4)位于第一微带线(1)的另一侧；所述第四微带线(4)末端通过金属化过孔连接底层金属地板；所述电容(6)的一端与第五微带线(5)的另一端连接；所述谐波抑制网络(III)包括第十一微带线(11)、用于分别抑制第一工作频率基波和二次谐波的第十二、十三微带线(12、13)，和用于分别抑制第二工作频率基波和二次谐波的第十四、十五微带线(14、15)；第十四微带线(14)和第十五微带线(15)垂直在第十一微带线(11)的一侧，所述第十二微带线(12)和第十三微带线(13)垂直连接在第十一微带线(11)的另一侧。...

【技术特征摘要】
1.一种高效率的双频整流电路，其特征在于，包括上层微带结构、中间介质基板和底层金属地板，所述上层微带结构印制在中间介质基板的上表面，所述底层金属地板印制在中间介质基板的下表面，所述上层微带结构由依次连接的双频阻抗匹配网络(I)、倍压整流电路结构(II)、谐波抑制网络(III)和负载端构成；所述双频阻抗匹配网络(I)包括电容(6)、用于将电路在两个工作频率下的阻抗转化为共轭阻抗的第四微带线(4)及第五微带线(5)，和用于将共轭阻抗匹配到信号源阻抗的第一、第二及第三微带线(1、2、3)；所述第一微带线(1)的一端与输入端口连接，另一端与第五微带线(5)的一端连接；所述第二微带线(2)与第三微带线(3)分别与第一微带线(1)垂直连接，且位于第一微带线(1)的一侧；所述第四微带线(4)与第五微带线(5)垂直连接，所述第四微带线(4)位于第一微带线(1)的另一侧；所述第四微带线(4)末端通过金属化过孔连接底层金属地板；所述电容(6)的一端与第五微带线(5)的另一端连接；所述谐波抑制网络(III)包括第十一微带线(11)、用于分别抑制第一工作频率基波和二次谐波的第十二、十三微带线(12、13)，和用于分别抑制第二工作频率基波和二次谐波的第十四、十五微带线(14、15)；第十四微带线(14)和第十五微带线(15)垂直在第十一微带线(11)的一侧，所述第十二微带线(12)和第十三微带线(13)垂直连接在第十一微带线(11)的另一侧。2.根据权利要求1所述的一种高效率的双频整流电路，其特征在于，所述倍压整流电路结构(II)由第七微带线(7)、第一二极管(8)、第九微带线(9)和第二二极管(10)构成，所述第九微带线(9)通过金属化过孔连接底层金属地板；所述第七微带线(7)与电容(6)的另一端连接；所述第一二极管(8)正极连接在第九微带线(...

【专利技术属性】
技术研发人员：章秀银，刘建，杜志侠，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东;44