一种大动态范围高效率整流电路制造技术

本发明专利技术涉及一种大动态范围高效率整流电路，该电路包括介质基板、微带结构和金属地板；介质基板上表面设置微带结构；介质基板下表面设置金属地板；微带结构包括复阻抗压缩及匹配网络、二倍压整流电路拓扑结构和负载端，二倍压整流电路拓扑结构和负载端连接构成子整流电路，复阻抗压缩及匹配网络与两路完全相同的上子整流电路和下子整流电路相连。本发明专利技术的复阻抗压缩网络具有良好的阻抗压缩性能，引入此阻抗压缩网络能够有效降低输入阻抗对输入功率的敏感度，提高整流电路的匹配性能，在更宽的输入功率范围内实现高整流效率，同时具有大动态范围、高效率的性能，可以广泛应用于微波射频电路中。射频电路中。射频电路中。

【技术实现步骤摘要】
一种大动态范围高效率整流电路


[0001]本专利技术是关于一种大动态范围高效率整流电路，涉及微波射频电路


技术介绍

[0002]在微波无线传能(MPT:Microwave Power Transmission)中，整流电路作为重要组成部分负责将接收天线收集的微波能量转换为直流。整流电路的整流效率直接影响 MPT系统的总体传输效率，因此高整流效率(射频到直流的转换效率)是整流电路设计的重要指标之一。然而高效率整流电路一般对输入功率比较敏感，当输入功率偏离最佳输入功率点时，整流效率快速下降。考虑实际情况，接收面上功率的不均匀分布以及周围环境因素对接收功率的影响，设计大动态范围且高效率的整流电路在提升 MPT系统总体传输效率上更具有优势。
[0003]实现大动态范围整流电路主要方法有：一种是采用电源管理系统，根据输入功率大小在适用不同输入功率范围的子整流电路之间切换；另一种则是通过引入耦合器或环形器将适用于高、低输入功率的两子整流电路连接起来，在适当的输入功率条件下导通相应的子整流电路。但是引入电源管理系统或耦合器环形器等额外部分，不仅增加了设计的复杂度，而且不可避免带来插入损耗导致整流效率降低。
[0004]近年来有人提出将电阻压缩网络(RCN：resistance compression network)应用于整流电路的设计以实现大动态范围的性能，通过引入电阻压缩网络可以降低输入阻抗对输入功率的敏感程度，提高匹配性能，进而拓宽输入功率范围。RCN局限在于其压缩对象必须是纯电阻，而整流电路输入阻抗一般都为复数，所以需要将输入阻抗由复阻抗转化为纯电阻才能使用RCN，这无疑增加了整流电路设计的复杂度。

技术实现思路

[0005]针对上述问题，本专利技术的目的是提供一种基于复阻抗压缩网络提高整流电路的匹配性能的大动态范围高效率整流电路。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采取以下技术方案：一种大动态范围高效率整流电路，包括介质基板、微带结构和金属地板；
[0007]所述介质基板上表面设置所述微带结构；
[0008]所述介质基板下表面设置所述金属地板；
[0009]所述微带结构包括复阻抗压缩及匹配网络、二倍压整流电路拓扑结构和负载端，所述复阻抗压缩网络及匹配网络与两路完全相同的上子整流电路和下子整流电路相连，每一子整流电路由二倍压整流电路拓扑结构和负载端连接而成。
[0010]所述的大动态范围高效率整流电路，进一步地，每一所述二倍压整流电路拓扑结构包括第一肖特基整流二极管、第二肖特基整流二极管、第一电容和第二电容，每一所述负载端包括负载电阻；
[0011]所述第一电容的一端连接所述复阻抗压缩及匹配网络，所述第一电容的另一端并
联连接所述第一肖特基整流二极管和所述第二肖特基整流二极管，所述第一肖特基整流二级管通过第一微带线的金属化过孔连接所述金属地板，所述第二肖特基整流二极管输出端分别连接所述第二电容和负载电阻，所述第二电容通过第二微带线的金属化过孔连接所述金属地板，所述负载电阻通过第三微带线的金属化过孔接地。
[0012]所述的大动态范围高效率整流电路，进一步地，所述复阻抗压缩网络包括第四微带线，所述第四微带线连接所述上子整流电路的第一电容的输入端，通过调节所述微带线的特征阻抗及电长度实现整流电路输入阻抗的压缩。
[0013]所述的大动态范围高效率整流电路，进一步地，所述第四微带线的特征阻抗与电长度的关系为：
[0014][0015]其中，θ
ICN
为第四微带线的电长度，Z
ICN
为第四微带线的特征阻抗，Z
L
为第一电容输入端往负载端看的输入阻抗，X
L
为Z
L
的虚部。
[0016]所述的大动态范围高效率整流电路，进一步地，匹配网络包括第五微带线，所述第五微带线的一端连接输入功率源，所述第五微带线的另一端分别连接所述第四微带线和下子整流支路的第一电容，通过所述第五微带线将整流电路输入阻抗调节至50欧，实现与接收天线的良好匹配。
[0017]所述的大动态范围高效率整流电路，进一步地，所述第五微带线的宽度为1.78mm，长度为4.3mm；所述第四微带线的宽为1.3mm，长度为12mm，所述第一微带线、第二微带线和第三微带线的宽度均为0.79mm，长度均为0.76mm。
[0018]所述的大动态范围高效率整流电路，进一步地，每一所述金属化过孔的半径为 0.15mm。
[0019]所述的大动态范围高效率整流电路，进一步地，为缩小电路尺寸对所述第四微带线进行弯折，弯折处在距离第四微带线和第一电容连接点3mm的位置。
[0020]所述的大动态范围高效率整流电路，进一步地，所述第一肖特基整流二极管和第二肖特基整流二极管均采用HSMS2860型号的整流二极管。
[0021]所述的大动态范围高效率整流电路，进一步地，所述介质基板采用ROGERS4003，厚度H＝0.813mm，介电常数ε
r
＝3.55，损耗角正切tanδ＝0.0022。
[0022]本专利技术由于采取以上技术方案，其具有以下优点：
[0023]1、本专利技术在上子整流电路并联一段开路微带线来实现复阻抗压缩，整体电路结构简单，有利于小型化设计；
[0024]2、本专利技术的复阻抗压缩网络具有良好的阻抗压缩性能，引入此阻抗压缩网络能够有效降低输入阻抗对输入功率的敏感度，提高整流电路的匹配性能，在更宽的输入功率范围内实现高整流效率，同时具有大动态范围、高效率的性能；
[0025]3、本专利技术的复阻抗压缩网络适用范围广，对实、复数阻抗均适用，对于子整流电路的设计更加灵活；
[0026]4、本专利技术不仅具有大动态范围、高效率的特点，而且整流效率对于频率相对不敏感，在一个频带范围能保持较高的整流效率；
[0027]综上，本专利技术可以广泛应用于微波射频电路中。
附图说明
[0028]通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本专利技术的限制。在整个附图中，用相同的附图标记表示相同的部件。在附图中：
[0029]图1为本专利技术实施例的电路结构示意图；
[0030]图2为本专利技术实施例与其子整流电路输入阻抗随输入功率的变化曲线对比示意图；
[0031]图3为不加载复阻抗压缩网络的普通双支路整流电路结构示意图；
[0032]图4为本专利技术实施例与不加载复阻抗压缩网络的普通整流电路，随输入功率变化的整流效率仿真结果对比示意图；
[0033]图5为本专利技术实施例在某一输入功率点，整流效率随频率变化曲线图。
具体实施方式
[0034]下面将参照附图更详细地描述本专利技术的示例性实施方式。虽然附图中显示了本专利技术的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本专利技术而不应被这里阐述的实施方式本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种大动态范围高效率整流电路，其特征在于，包括介质基板、微带结构和金属地板；所述介质基板上表面设置所述微带结构；所述介质基板下表面设置所述金属地板；所述微带结构包括复阻抗压缩及匹配网络、二倍压整流电路拓扑结构和负载端；所述复阻抗压缩及匹配网络与两路完全相同的上子整流电路和下子整流电路相连，每一子整流电路由二倍压整流电路拓扑结构和负载端连接而成。2.根据权利要求1所述的大动态范围高效率整流电路，其特征在于，每一所述二倍压整流电路拓扑结构包括第一肖特基整流二极管、第二肖特基整流二极管、第一电容和第二电容，每一所述负载端包括负载电阻；所述第一电容的一端连接所述复阻抗压缩及匹配网络，所述第一电容的另一端并联连接所述第一肖特基整流二极管和所述第二肖特基整流二极管，所述第一肖特基整流二级管通过第一微带线的金属化过孔连接所述金属地板，所述第二肖特基整流二极管输出端分别连接所述第二电容和负载电阻，所述第二电容通过第二微带线的金属化过孔连接所述金属地板，所述负载电阻通过第三微带线的金属化过孔接地。3.根据权利要求2所述的大动态范围高效率整流电路，其特征在于，所述复阻抗压缩网络包括第四微带线，所述第四微带线连接所述上子整流电路的第一电容的输入端，通过调节所述微带线的特征阻抗及电长度实现整流电路输入阻抗的压缩。4.根据权利要求3所述的大动态范围高效率整流电路，其特征在于，所述第四微带线的特征阻抗与电长度的关系为：其中，θ
ICN
为第四微带线的电长度，Z
ICN

【专利技术属性】
技术研发人员：张金玲，白烁冰，朱雄志，郑占旗，王晨晨，段立凤，肖展，
申请(专利权)人：北京邮电大学，
类型：发明
国别省市：