一种基于CMOS管的射频整流器制造技术

本发明专利技术公开了一种基于CMOS管的射频整流器，包括接地端、控制信号正输入端、控制信号负输入端及若干级基本单元，其中，各基本单元均包括正支路及负支路；正支路包括第一NMOSFET管、第一PMOSFET管、第一输入电容、第一储能电容、第一交流输入端、第一交流输出端、第一直流输入端及第一直流输出端；负支路包括第二NMOSFET管、第二PMOSFET管、第二输入电容、第二储能电容、第二直流输入端、第二交流输入端及第二交流输出端，该整流器的效率及倍压能力较高。

A CMOS based RF rectifier

The invention discloses a CMOS based RF rectifier, which comprises a grounding terminal, a positive input terminal of a control signal, a negative input terminal of a control signal and several basic units, wherein each basic unit comprises a positive branch and a negative branch; the positive branch comprises a first nMOSFET tube, a first PMOSFET tube, a first input capacitor, a first energy storage capacitor, a first AC input terminal and a first AC output The negative branch includes the second nMOSFET tube, the second PMOSFET tube, the second input capacitor, the second energy storage capacitor, the second DC input terminal, the second AC input terminal and the second AC output terminal. The rectifier has high efficiency and double voltage energy force.

【技术实现步骤摘要】
一种基于CMOS管的射频整流器
本专利技术属于无线能量收集领域，涉及一种基于CMOS管的射频整流器。
技术介绍
在物联网技术的发展中，物联网设备的电源始终是重要的考虑因素。对于大量物联网节点，它们安装在隐蔽位置，只需要较小的功耗而能源源不断提供数据，并希望能在无人干预的情况下工作十年以上。此时，电源技术成为了实现这些节点的瓶颈所在。常规的电池不能满足长时间工作的要求，而且它们的安全性、稳定性也受到挑战。而环境能量收集作为一个替代电池的重要选项，如今正获得越来越多的关注。这其中，射频信号能量分布广泛、输出稳定、强度较大，是极有潜力的能量源，得到了广泛的研究。射频整流器作为整个系统的前端部分，将天线收集到的射频能量整流为直流，并提供一定的升压能力。在设计中，整流器的效率是重要的考虑因素，它限制了系统的整体效率。同时，为了让微弱的射频能量能易于后级使用，整流器的倍压能力也值得关注。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种基于CMOS管的射频整流器，该整流器的效率及倍压能力较高。为达到上述目的，本专利技术所述的基于CMOS管的射频整流器包括接地端、控制信号正输入端、控制信号负输入端及若干级基本单元，其中，各基本单元均包括正支路及负支路；正支路包括第一NMOSFET管、第一PMOSFET管、第一输入电容、第一储能电容、第一交流输入端、第一交流输出端、第一直流输入端及第一直流输出端，其中，第一交流输入端经第一输入电容与第一NMOSFET管的漏极、第一PMOSFET管的漏极及第一交流输出端相连接；第一直流输入端与第一储能电容的一端及第一NMOSFET管的源极相连接，第一储能电容的另一端与第一PMOSFET管的源极及第一直流输出端相连接，控制信号负输入端与第一PMOSFET管的栅极及第一NMOSFET管的栅极相连接；负支路包括第二NMOSFET管、第二PMOSFET管、第二输入电容、第二储能电容、第二直流输入端、第二交流输入端及第二交流输出端，其中，第二直流输入端与第二PMOSFET管的源极及第二储能电容的一端相连接，第二储能电容的另一端与第二NMOSFET管的源极及第二直流输出端相连接，第一交流输入端经第二输入电容与第二PMOSFET管的漏极、第二NMOSFET管的漏极及第二交流输出端相连接，控制信号正输入端与第二NMOSFET管的栅极及第二PMOSFET管的栅极相连接；第一级基本单元中的第一直流输入端及第二直流输入端与接地端相连接；前一级基本单元中的第一交流输出端与后一级基本单元中的第一交流输入端相连接，前一级基本单元中的第二交流输出端与后一级基本单元中的第二交流输入端相连接，前一级基本单元中的第一直流输出端与后一级基本单元中的第一直流输入端相连接，前一级基本单元中的第二直流输出端与后一级基本单元中的第二直流输入端相连接；第一级基本单元中的第一交流输入端及第二交流输入端作为射频整流器的交流输入端，最后一级基本单元中的第一直流输出端及第二直流输出端作为射频整流器的直流输出端；正支路还包括第一高通滤波器及第二高通滤波器，其中，第一高通滤波器包括第一电阻及第一电容，第二高通滤波器包括第二电阻及第二电容，第一电阻连接于第一NMOSFET管的栅极与源极之间，第一电容连接于第一NMOSFET管的栅极与控制信号负输入端之间，第二电阻连接于第一PMOSFET管的栅极与源极之间，第二电容连接于PMOSFET管的栅极与控制信号负输入端之间。负支路还包括第三高通滤波器及第四高通滤波器，其中，第三高通滤波器包括第三电阻及第三电容，第三高通滤波器包括第四电阻及第四电容，第三电阻连接于第二PMOSFET管的栅极与源极之间，第三电容连接于第二NMOSFET管的栅极与控制信号正输入端之间，第四电阻连接于第二PMOSFET管的栅极与源极之间，第四电容连接于第二PMOSFET管的栅极与控制信号正输入端之间。本专利技术具有以下有益效果：本专利技术所述的基于CMOS管的射频整流器在具体操作时，基于MOSFET管进行整流，相比于二极管设计，更容易在集成电路中实现，并且不受二极管压降的影响，效率更高，另外本专利技术采用级联设计，有利于输出电压的提升，同时本专利技术具有两个支路，在相同的输出电压要求下，减少一个级联级数，有利于实现更高输出效率及倍压能力，经试验，本专利技术能够将GHz以上的交流能量转变为直流能量。附图说明图1为本专利技术的结构示意图；图2为当基本单元A为两级时，本专利技术的结构示意图；图3为本专利技术中正支路的结构示意图；图4为本专利技术中负支路的结构示意图；图5为现有技术的结构示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步详细描述：参考图1、图2、图3及图4，本专利技术所述的基于CMOS管的射频整流器包括接地端、控制信号正输入端、控制信号负输入端及若干级基本单元A，其中，各基本单元A均包括正支路及负支路；正支路包括第一NMOSFET管P1、第一PMOSFET管P2、第一输入电容C1、第一储能电容C2、第一交流输入端、第一交流输出端、第一直流输入端及第一直流输出端，其中，第一交流输入端经第一输入电容C1与第一NMOSFET管P1的漏极、第一PMOSFET管P2的漏极及第一交流输出端相连接；第一直流输入端与第一储能电容C2的一端及第一NMOSFET管P1的源极相连接，第一储能电容C2的另一端与第一PMOSFET管P2的源极及第一直流输出端相连接，控制信号负输入端与第一PMOSFET管P2的栅极及第一NMOSFET管P1的栅极相连接；负支路包括第二NMOSFET管P4、第二PMOSFET管P3、第二输入电容C3、第二储能电容C4、第二直流输入端、第二交流输入端及第二交流输出端，其中，第二直流输入端与第二PMOSFET管P3的源极及第二储能电容C4的一端相连接，第二储能电容C4的另一端与第二NMOSFET管P4的源极及第二直流输出端相连接，第一交流输入端经第二输入电容C3与第二PMOSFET管P3的漏极、第二NMOSFET管P4的漏极及第二交流输出端相连接，控制信号正输入端与第二NMOSFET管P4的栅极及第二PMOSFET管P3的栅极相连接；第一级基本单元A中的第一直流输入端及第二直流输入端与接地端相连接；前一级基本单元A中的第一交流输出端与后一级基本单元A中的第一交流输入端相连接，前一级基本单元A中的第二交流输出端与后一级基本单元A中的第二交流输入端相连接，前一级基本单元A中的第一直流输出端与后一级基本单元A中的第一直流输入端相连接，前一级基本单元A中的第二直流输出端与后一级基本单元A中的第二直流输入端相连接；第一级基本单元A中的第一交流输入端及第二交流输入端作为射频整流器的交流输入端，最后一级基本单元A中的第一直流输出端及第二直流输出端作为射频整流器的直流输出端。正支路还包括第一高通滤波器及第二高通滤波器，其中，第一高通滤波器包括第一电阻R1及第一电容C5，第二高通滤波器包括第二电阻R2及第二电容C6本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于CMOS管的射频整流器，其特征在于，包括接地端、控制信号正输入端、控制信号负输入端及若干级基本单元(A)，其中，各基本单元(A)均包括正支路及负支路；/n正支路包括第一NMOSFET管(P1)、第一PMOSFET管(P2)、第一输入电容(C1)、第一储能电容(C2)、第一交流输入端、第一交流输出端、第一直流输入端及第一直流输出端，其中，第一交流输入端经第一输入电容(C1)与第一NMOSFET管(P1)的漏极、第一PMOSFET管(P2)的漏极及第一交流输出端相连接；第一直流输入端与第一储能电容(C2)的一端及第一NMOSFET管(P1)的源极相连接，第一储能电容(C2)的另一端与第一PMOSFET管(P2)的源极及第一直流输出端相连接，控制信号负输入端与第一PMOSFET管(P2)的栅极及第一NMOSFET管(P1)的栅极相连接；/n负支路包括第二NMOSFET管(P4)、第二PMOSFET管(P3)、第二输入电容(C3)、第二储能电容(C4)、第二直流输入端、第二交流输入端及第二交流输出端，其中，第二直流输入端与第二PMOSFET管(P3)的源极及第二储能电容(C4)的一端相连接，第二储能电容(C4)的另一端与第二NMOSFET管(P4)的源极及第二直流输出端相连接，第一交流输入端经第二输入电容(C3)与第二PMOSFET管(P3)的漏极、第二NMOSFET管(P4)的漏极及第二交流输出端相连接，控制信号正输入端与第二NMOSFET管(P4)的栅极及第二PMOSFET管(P3)的栅极相连接；/n第一级基本单元(A)中的第一直流输入端及第二直流输入端与接地端相连接；/n前一级基本单元(A)中的第一交流输出端与后一级基本单元(A)中的第一交流输入端相连接，前一级基本单元(A)中的第二交流输出端与后一级基本单元(A)中的第二交流输入端相连接，前一级基本单元(A)中的第一直流输出端与后一级基本单元(A)中的第一直流输入端相连接，前一级基本单元(A)中的第二直流输出端与后一级基本单元(A)中的第二直流输入端相连接；/n第一级基本单元(A)中的第一交流输入端及第二交流输入端作为射频整流器的交流输入端，最后一级基本单元(A)中的第一直流输出端及第二直流输出端作为射频整流器的直流输出端。/n...

【技术特征摘要】
1.一种基于CMOS管的射频整流器，其特征在于，包括接地端、控制信号正输入端、控制信号负输入端及若干级基本单元(A)，其中，各基本单元(A)均包括正支路及负支路；
正支路包括第一NMOSFET管(P1)、第一PMOSFET管(P2)、第一输入电容(C1)、第一储能电容(C2)、第一交流输入端、第一交流输出端、第一直流输入端及第一直流输出端，其中，第一交流输入端经第一输入电容(C1)与第一NMOSFET管(P1)的漏极、第一PMOSFET管(P2)的漏极及第一交流输出端相连接；第一直流输入端与第一储能电容(C2)的一端及第一NMOSFET管(P1)的源极相连接，第一储能电容(C2)的另一端与第一PMOSFET管(P2)的源极及第一直流输出端相连接，控制信号负输入端与第一PMOSFET管(P2)的栅极及第一NMOSFET管(P1)的栅极相连接；
负支路包括第二NMOSFET管(P4)、第二PMOSFET管(P3)、第二输入电容(C3)、第二储能电容(C4)、第二直流输入端、第二交流输入端及第二交流输出端，其中，第二直流输入端与第二PMOSFET管(P3)的源极及第二储能电容(C4)的一端相连接，第二储能电容(C4)的另一端与第二NMOSFET管(P4)的源极及第二直流输出端相连接，第一交流输入端经第二输入电容(C3)与第二PMOSFET管(P3)的漏极、第二NMOSFET管(P4)的漏极及第二交流输出端相连接，控制信号正输入端与第二NMOSFET管(P4)的栅极及第二PMOSFET管(P3)的栅极相连接；
第一级基本单元(A)中的第一直流输入端及第二直流输入端与接地端相连接；
前一级基本单元(A)中的第一交流输出端与后一级基本单元(A)中的第一交流输入端相连接...

【专利技术属性】
技术研发人员：范世全，袁哲一，耿莉，谢鹰，袁晨曦，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61