一种紧凑双线极化改进型Greinacher整流天线结构制造技术

本实用新型专利技术公开了无线功率传输应用中一种紧凑双线极化改进型Greinacher整流天线结构。包括双线极化天线，改进型Greinacher电荷泵和定向耦合器；改进型Greinacher电荷泵包括电路结构相同的第一倍压器和第二倍压器；第一倍压器输出的负电压V–与第二倍压器输出的正电压V+等值；定向耦合器输入、隔离端口与双线极化天线的水平极化、垂直极化端口相连；定向耦合器直通、耦合端口与第一倍压器、第二倍压器输入端口相连。本实用新型专利技术的有益效果在于，通过双线极化天线、改进型Greinacher电荷泵和定向耦合器结合，有效解决了无线功率传输技术中天线间极化失配问题。本实用新型专利技术可应用于高效率无线功率传输系统应用中。

A compact dual-line polarized improved Greinacher rectifier antenna structure

The utility model discloses a compact dual-line polarized improved Greinacher rectifier antenna structure for wireless power transmission applications. Including dual-line polarized antenna, improved Greinacher charge pump and directional coupler; improved Greinacher charge pump includes the first voltage multiplier and the second voltage multiplier with the same circuit structure; the negative voltage V-equivalent of the output of the first voltage multiplier to the positive voltage V+equivalent of the output of the second voltage multiplier; the horizontal and vertical polarization ports of the directional coupler input, isolation ports and the dual-line polarized antenna Connect; Directional coupler through, coupling port is connected with the input port of the first voltage multiplier and the second voltage multiplier. The beneficial effect of the utility model is that the polarization mismatch between antennas in wireless power transmission technology is effectively solved by combining a dual-line polarized antenna, an improved Greinacher charge pump and a directional coupler. The utility model can be applied to the application of high efficiency wireless power transmission system.

【技术实现步骤摘要】
一种紧凑双线极化改进型Greinacher整流天线结构
本技术涉及一种无线功率传输应用中整流天线设计，特别涉及一种紧凑双线极化改进型Greinacher整流天线结构。
技术介绍
无线功率传输技术促进了无线传感网络的快速发展。整流天线作为无线功率传输中关键技术，能够高效地实现射频至直流功率转换，从而满足无线传感网络中电子元器件工作电压需求。一般情况下，线极化发射、接收天线被用于射频信号源和整流电路间无线功率互联。然而，天线之间极化失配问题严重影响射频信号源和整流电路间无线功率互联效率。传统双线极化整流天线在一定程度上解决极化失配问题，但是双线极化天线水平极化、垂直极化端口接收功率难以保证相等，难以实现高效率射频至直流功率转换。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种紧凑双线极化改进型Greinacher整流天线结构，以解决无线功率传输技术中天线间极化失配问题。一种紧凑双线极化改进型Greinacher整流天线结构，包括双线极化天线，改进型Greinacher电荷泵和定向耦合器，所述改进型Greinacher电荷泵包括电路结构相同的第一倍压器和第二倍压器；所述第一倍压器包括同向串联的第一二极管D1和第二二极管D2，串联的第一二极管D1和第二二极管D2两端并联第一电容C1，第一二极管D1的正极提供负载RL负电压V-，第一二极管D1的负极接第二二极管D2的正极，第二二极管D2的负极接地，第一二极管D1和第二二极管D2之间的电极点与第二电容C2的一端相连，第二电容C2的另一端作为第一倍压器的输入端；所述第二倍压器包括同向串联的第三二极管D3和第四二极管D4，串联的第三二极管D3和第四二极管D4两端并联第三电容C3，第四二极管D4的负极提供负载RL正电压V+，第三二极管D3的负极接第四二极管D4的正极，第三二极管D3的正极接地，第三二极管D3和第四二极管D4之间的电极点与第四电容C4的一端相连，第四电容C4的另一端作为第二倍压器的输入端；所述第一倍压器输出的负电压V-与第二倍压器输出的正电压V+等值。所述定向耦合器四个端口分别为输入、隔离、直通和耦合端口。定向耦合器的输入、隔离端口与双线极化天线的水平极化、垂直极化端口相连，定向耦合器的直通端口、耦合端口分别与第二倍压器的输入端、第一倍压器的输入端相连。所述定向耦合器的输入、隔离端口与双线极化天线的水平极化、垂直极化端口相连。包括以下步骤：步骤1）双线极化天线接收未知极化偏转角度的线极化入射电磁波；步骤2）双线极化天线无功率损耗地将接收到的线极化入射电磁波按照极化偏转角度分解并且传输至定向耦合器的输入、隔离端口。步骤3）定向耦合器将步骤2）输入、隔离端口接收到的功率等值分配至直通、耦合端口作为第二倍压器和第一倍压器输入功率。步骤4）第一倍压器和第二倍压器将步骤3）等值接收功率转化为负载RL两端等值负电压V–和正电压V+。与现有技术相比，本技术的有益效果在于，通过双线极化天线、改进型Greinacher电荷泵和定向耦合器结合，有效解决了无线功率传输技术中天线间极化失配问题。本技术可应用于高效率无线功率传输系统应用中。附图说明图1定向耦合器电路表示符号示意图；图2传统双线极化整流天线电路示意图；图3本技术一种紧凑双线极化改进型Greinacher整流天线电路示意图。具体实施方式下面结合实施例及本技术工作原理作进一步说明。图1是定向耦合器的电路表示符号；作为四端口网络，如果所有端口匹配至50欧姆，输入端口的输入功率等分至直通、耦合端口；直通、耦合端口电压信号有90度相位差，输入端口与隔离端口隔离，即没有功率传输至隔离端口；所述定向耦合器的散射参数矩阵可以表示为实施例1：如图2所示传统双线极化整流天线电路示意图，包括双线极化天线，改进型Greinacher电荷泵。所述改进型Greinacher电荷泵包括电路结构相同的第一倍压器和第二倍压器；所述第一倍压器包括同向串联的第一二极管D1和第二二极管D2，串联的第一二极管D1和第二二极管D2两端并联第一电容C1，第一二极管D1的正极提供负载RL负电压V-，第一二极管D1的负极接第二二极管D2的正极，第二二极管D2的负极接地，第一二极管D1和第二二极管D2之间的电极点与第二电容C2的一端相连，第二电容C2的另一端作为第一倍压器的输入端；所述第二倍压器包括同向串联的第三二极管D3和第四二极管D4，串联的第三二极管D3和第四二极管D4两端并联第三电容C3，第四二极管D4的负极提供负载RL正电压V+，第三二极管D3的负极接第四二极管D4的正极，第三二极管D3的正极接地，第三二极管D3和第四二极管D4之间的电极点与第四电容C4的一端相连，第四电容C4的另一端作为第二倍压器的输入端；所述第一倍压器输出的负电压V-与第二倍压器输出的正电压V+等值。所述双极化天线水平极化、垂直极化端口接第二倍压器和第一倍压器输入端口。实施例1中，根据双线极化天线特点，其水平极化、垂直极化端口电压VHP和VVP可以表示为：其中VHP,m=√2VSsinj和VVP,m=√2VScosj分别对应双极化天线水平极化、垂直极化端口电压幅度；j是线极化入射电磁波与双极化天线垂直极化方向间的极化偏转角度；ω是工作频率，是时间变量。双线极化天线水平极化、垂直极化端口功率随着极化偏转角度不断变化，难以满足第一倍压器和第二倍压器实现射频至直流功率高效率转换的等功率输入需求，尤其当极化偏转角度为0度、90度或者180度时，第一倍压器或第二倍压器可能存在零功率输入，极大限制了射频至直流功率转换效效率。基于这一局限性，本技术提出了实施例2。实施例2如图3所示的一种紧凑双线极化改进型Greinacher整流天线结构，包括双线极化天线，改进型Greinacher电荷泵和定向耦合器。所述改进型Greinacher电荷泵包括电路结构相同的第一倍压器和第二倍压器；所述第一倍压器包括同向串联的第一二极管D1和第二二极管D2，串联的第一二极管D1和第二二极管D2两端并联第一电容C1，第一二极管D1的正极提供负载RL负电压V-，第一二极管D1的负极接第二二极管D2的正极，第二二极管D2的负极接地，第一二极管D1和第二二极管D2之间的电极点与第二电容C2的一端相连，第二电容C2的另一端作为第一倍压器的输入端；所述第二倍压器包括同向串联的第三二极管D3和第四二极管D4，串联的第三二极管D3和第四二极管D4两端并联第三电容C3，第四二极管D4的负极提供负载RL正电压V+，第三二极管D3的负极接第四二极管D4的正极，第三二极管D3的正极接地，第三二极管D3和第四二极管D4之间的电极点与第四电容C4的一端相连，第四电容C4的另一端作为第二倍压器的输入端；所述第一倍压器输出的负电压V-与第二倍压器输出的正电压V+等值。所述定向耦合器四个端口分别为输入、隔离、直通和耦合端口。定向耦合器的输入、隔离端口与双线极化天线的水平极化、垂直极化端口相连，定向耦合器的直通端口、耦合端口分别与第二倍压器的输入端、第一倍压器的输入端相连。实施例2中，双线极化天线水平极化、垂直极化端口电压VHP和VVP输入至定向耦合器输入、隔离端口。根据公式（1），VHP和VVP通过定向耦合器进行功率重新分配本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种紧凑双线极化改进型Greinacher整流天线结构，其特征在于，包括双线极化天线，改进型Greinacher电荷泵和定向耦合器；所述改进型Greinacher电荷泵包括电路结构相同的第一倍压器和第二倍压器；所述第一倍压器包括同向串联的第一二极管

【技术特征摘要】
1.一种紧凑双线极化改进型Greinacher整流天线结构，其特征在于，包括双线极化天线，改进型Greinacher电荷泵和定向耦合器；所述改进型Greinacher电荷泵包括电路结构相同的第一倍压器和第二倍压器；所述第一倍压器包括同向串联的第一二极管D1和第二二极管D2，串联的第一二极管D1和第二二极管D2两端并联第一电容C1，第一二极管D1的正极提供负载RL负电压V-，第一二极管D1的负极接第二二极管D2的正极，第二二极管D2的负极接地，第一二极管D1和第二二极管D2之间的电极点与第二电容C2的一端相连，第二电容C2的另一端作为第一倍压器的输入端；所述第二倍压器包括同向串联的第三二极管D3和第四二极管D4，串联的第三二极管D3和第四二极管D4两端并联第三电...

【专利技术属性】
技术研发人员：张浩，姚鸿，
申请(专利权)人：苏州芯智瑞微电子有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏,32