微波整流器制造技术

本实用新型专利技术介绍了微波技术中的一种微波整流器，它是由输入匹配滤波网络、微波整流和低通滤波与直流输出网络构成，两个网络分创由输入传输线、短路分支节、开路分支节、阻抗变换段、连接线、高阻线、低阻线和直流输出线组成。本微波整流器可用于其输入功率的变化范围从０．５毫瓦到５０毫瓦，直流阻抗的变化范围从几欧姆到２０Ｋ的电子系统和电子设备中的将微波功率转换为直流功率的器件。该技术可采用普通印刷板工艺，适合于大批量生产。（*该技术在2008年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本技术涉及到微波技术中的整流器技术、即将微波能量转换为直流功率。该技术特别适用于不允许携带直流功率源(如电池、蓄电池等)的无接触式电子信息识别卡。微波整流器在电子信息识别卡技术中起着极重要的作用，由于构成微波整流器的线路各异，带来的使用利弊也是不同的。现有技术中如文献一“变换微波低功率为直流能量的微带电路”(Microstrip circuit for converting microwaveiow power to DC energy。作者T.Razban等，IEE proceeding,Vol-132,Pt.M.No2,Appl 1985 107)介绍了一种把微波功率转换为直流功率的电路，并在文献二“无源交通信息卡系统”(“Passive transponder card system”，作者T.Razban等，Microwave Journal,Octoner 1987)中报道了采用此变换电路作为微波-直流功率转换单元而实现的无源汽车信息卡系统，以及相关的系统性能。其原理性方框图如图1所示，电路图如图2所示，它由滤波网络(1＇)，微波整流二极管(2＇)，低通滤波网络(3＇)三部分组成。该电路的工作原理为滤波网络(1＇)的短路分支节对微波二极管(2＇)提供直流短路接地，对微波输入信号提供开路，其功能相当于一个简单的带通滤波器，微波二极管的单向导通特性将微波功率变换为直流能量，胝通滤波网络(3＇)使直流得以通过，同时防止微波功率漏出。图3示出了文献二的无源交通信息卡的原理方框图。该变换电路在此系统中作为微波整流器将通过天线接收的微波功率转换为信息卡电路所需的直流能量，如果微波整流器的能量转换效率高，则主机发射的微波功率可以相应降低，反之，则要求加大主机的发射功率，以弥补整流器转换效率的不足，但微波能量的加大将带来大的微波污染和电磁干扰，因此，能量转换效率的高低将直接关系到系统的实用性。从以上两文献所给出的技术指标可以看出，文献一所提供的电路存在以下明显缺陷，难以达到实用化要求。1．系统采用的工作频率为1250MHz，该频率非此类系统的国际标准推荐频率，难以获得无线电管理部门的批准。2．由于微波二极管是非线性器件，其输入阻抗随输入微波功率和直流负载阻抗的变化而变化，而此微波-直流转换电路的滤波网络电路太简单，仅由一个短路分支节组成，不能同时完成滤波和阻抗匹配的功能，从文献一所提供的技术指标看，该电路要求的微波输入功率大于10毫瓦，直流输入阻抗小于2K，对于低微波功率(2毫瓦以下)和高直流阻抗(2K以上)条件下的微波-直流转换效率很低，不适合此类系统，限制了该电路的适用范围，而绝大多数实用的系统恰恰是低功率，高直流电阻的情况。3．由于第二条的缺点，使得主机的微波辐射功率必须加大，据文献二所提供的数据，采用该电路的系统，其主机辐射功率大到17瓦，这样高的微波功率造成的电磁环境污染和电磁干扰以及对人体的危害，将使该系统无法得到推广。本技术的目的是为了提供既适合于低阻抗，高功率(1K欧姆以下，几十毫瓦以上)、也适用于高阻抗、低功率(5K欧姆以上，2毫瓦以下)的微波电子系统的能量转换器，特设计出一种用微带集成电路构成的高效率、低成本不需调试，适合大批量生产的微波整流器。为了实现上述目的，本技术采用了以下设计方案。参见附图4原理方框图，附图5线路结构图，本微波整流器按功能分为三部分组成，即由输入匹配滤波网络、微波整流和低通滤波与直流输出网络构成。输入匹配滤波网络由附图5可见该网络由微波输入传输线(1)、第一短路分支节(2)、第一阻抗变换段(3)、第一开路分支节(4)、第二阻抗变换段(5)、第二短路分支节(6)、第三阻抗变换段(7)、第四阻抗变换段(8)组成，其作用是使微波整流二极管的阻抗与外输入电路的阻抗相匹配，使反射损耗降到最低，以获得最大的输入功率和功率转换效率，同时，短路支节(6)为微波二极管提供了良好的直流接地。微波整流微波整流是采用的微波整流二极管(9)，它是微波整流器的核心，其作用是利用PN结的单向导电特性，将微波能量转换为直流能量。微波二极管在电路上正负极的联接方向由系统的要求而定，改变二极管的联接方向只需改变输出直流电压的极性，并不影响功率转换效率。低通滤波与直流输出网络该网络由连接线(10)、第二开路分支节(11)、高阻线(12)、低阻线(13)、直流输出线(14)组成，其作用是将二极管整流后的直流功率向有关电路输出，同时，为微波信号提供接地回路，防止微波信号及其谐波从直流输出端泄漏，进一步提高微波整流器的转换效率。该整流器的电路连接关系如下微波输入传输线(1)的输入端与外输入电路如微波接收天线，微波功率源等)相连接，输出端与第一阻抗变换段(3)和第一短路支节(2)的输入端相连，第一短路分支节(2)的另一端接地，第一阻抗变换段(3)的输出端与第一开路分支节(4)和第二阻抗变换段(5)的输入端相连，第一开路分支节(4)的另一端开路，第二阻抗变换段(5)的输出端与第二短路分支节(6)和第三阻抗变换段(7)的输入端相连，第二短路分支节(6)的另一端接地，第三阻抗变换段(7)的输出端与第四阻抗变换段(8)相连，微波整流二极管(9)跨接在第四阻抗变换段(8)的输出端和连接线(10)的输入端之间，第二开路分支节(11)并接在连接线(10)与微波二极管(9)的连接点上，另一端开路。连接线(10)的输出端与高阻线(12)的输入端相连接，高阻线(12)的输出端与低阻线(13)的输入端相连，直流输出线(14)的输入端与低阻线(13)输出端相连，将直流功率输送给系统的有关电路。 附图说明图1是已有技术方框图；图2是已有技术线路图； 图3是已有技术无源交通信息卡原理方框图；图4是本技术方框图；图5是本技术电路结构图。以下结合附图通过实施例进一步说明本技术。现制作CS-1型车辆信息识别系统中的电子标签中的微波整流器，该系统地面主机的微波发射频率为2450MHz，发射功率仅为0.4瓦，为微波整流器提供微波能量的接收微带天线的面积为80mm×35mm，作用距离大于2米，要求整个微波整流器在电子标签内所占面积为长度不超过60mm宽度不超过50mm。微波整流器底板选用厚度为0.8mm，相对介电常数为2.3的双面覆铜聚四氟乙烯介质基片，用印刷制板工艺按照附图5线路结构绘制制作该微波整流器。其各部份尺寸如下序号 名称 长(mm)宽(mm)1微波输入传输线 2.1-2.32第一短路分支节19-20 0.5-0.83第一阻抗变换段 6.5-7.54.8-5.24第一开路分支节13-14.5 0.5-0.85第二阻抗变换段 9-10 7.8-8.56第二短路分支节 19.5-21 0.5-0.87第三阻抗变换段 3.5-4.57.8-8.58第四阻抗变换段 6.5-7.0 3-3.510连接线 2-2.52.1-2.311第二开路分支节24-2912高阻线14-18 0.5-0.813低阻线18-20 15-1814直流输出线 0.8-2 注为适应系统电路的安排，使电路结构更紧凑，序号1、2、4、6、11、12、14可在适当位置弯曲或拐角，并不影响技术性能。微本文档来自技高网...

【技术保护点】
微波整流器是由输入匹配滤波网络、微波整流和低通滤波与直流输出网络构成，其特征是输入匹配滤波网络由微波输入传输线（１）、第一短路分支节（２）、第一阻抗变换段（３）、第一开路分支节（４）、第二阻抗变换段（５）、第二短路分支节（６）、第三阻抗变换段（７）和第四阻抗变换段（８）组成，低通滤波与直流输出网络由连接线（１０）、第二开路分支节（１１）、高阻线（１２）、低阻线（１３）和直流输出线（１４）组成，微波输入传输线（１）的输入端与外输入电路连接，输出端与第一阻抗变换段（３）和第一短路支节（２）的输入端相连，第一短路分支节（２）的另一端接地，第一阻抗变换段（３）的输出端与第一开路分支节（４）和第二阻抗变换段（５）的输入端相连，第一开路分支节（４）的另一端开路，第二阻抗变换段（５）的输出端与第二短路分支节（６）和第三阻抗变换段（７）的输入端相连，第二短路分支节（６）的另一端接地，第三阻抗变换段（７）的输出端与第四阻抗变换段（８）相连，微波整流二极管（９）跨接在第四阻抗变换段（８）的输出端和连接线（１０）的输入端之间，第二开路分支节（１１）并接在连接线（１０）与微波二极管（９）的连接点上，另一端开路，连接线（１０）的输出端与高阻线（１２）的输入端相连接，高阻线（１２）的输出端与低阻线（１３）的输入端相连，直流输出线（１４）的输入端与低阻线（１３）的输出端相连。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：王鲁豫，曹康白，宋莉萍，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：实用新型
国别省市：51[中国|四川]