本发明专利技术公开了一种基于自适应信号导流的双频宽负载整流电路，本发明专利技术设置了高负载双频电抗补偿支路和低负载双频电抗补偿支路，其可以补偿高负载双频电抗补偿支路和低负载双频电抗补偿支路自身中的二极管产生的容性阻抗；当接入低负载，低负载双频补偿支路与高负载双频补偿支路能够协同工作；当接入高负载，高负载双频补偿支路仍能保持较高的工作效率，使得双频宽负载整流电路整体能够保持高工作效率。双频宽负载整流能够根据负载值的变化自适应地将信号导流至低负载双频补偿支路与高负载双频补偿支路从而拓宽了负载范围，并工作在双频，且不需要额外的控制电路，电路结构较简单，有利于减小电路尺寸。本发明专利技术广泛应用于电磁能量回收技术领域。量回收技术领域。量回收技术领域。
【技术实现步骤摘要】
一种基于自适应信号导流的双频宽负载整流电路
[0001]本专利技术涉及电磁能量回收
，尤其是一种基于自适应信号导流的双频宽负载整流电路。
技术介绍
[0002]随着近年通信技术的不断发展，海量的物联网设备或无线传感器节点用于智能家居、医疗健康、环境监测、自动驾驶等场景中，如何为这些设备供能逐渐成为热门的研究课题。环境电磁能量回收技术能够不受时间、季节与空间的限制持续为设备提供能量，但将电磁能量转化成直流的效率与整流电路这一关键器件息息相关。因为整流电路的负载取值会影响到直流回路，进而影响到二极管的偏置状态。而二极管是非线性器件，因此负载的变化会造成二极管阻抗的变化，很容易造成输入失配。在实际应用中，整流电路所连接设备的内阻值随着设备持续工作会发生变化，这样接入整流电路的负载值并不是电路设计中所选取的最优负载值，此时电磁能量回收系统的效率会迅速降低。因此一款具有宽负载范围的整流电路能够适应更为复杂的现实场景。此外由于环境中的电磁能量分布在多个频段，基于尽可能多地获取并转换更多的电磁能量的需求，在拓宽负载范围的基础上实现双频整流电路设计显得尤为重要。
[0003]为了解决负载范围窄的问题，相关技术提供了两种思路。第一种思路是在整流电路与负载间引入DC
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DC转换电路或额外的控制电路。但它的引入一方面会增加电路的尺寸与成本，从而降低电路的实用性。另一方面会造成电路额外的功率损耗从而导致系统效率的降低，甚至在低输入功率场景下整流电路无法正常使用。另一种思路是设计如耦合器回收网络、反射功率补偿网络和阻抗压缩网络等新颖的拓扑结构。这些方案一定程度上拓宽了负载范围，但存在大尺寸、引入额外损耗、引入多路负载等问题。此外还有一种相关技术，基于双频阻抗压缩网络的整流电路与无需复杂阻抗匹配的频率选择性整流天线以在拓宽负载范围的同时工作在多个频带，但它们的负载范围仍有提升空间。
技术实现思路
[0004]针对目前的电磁能量回收技术存在的电路尺寸大、额外损耗高、负载适应范围窄等技术问题，本专利技术的目的在于提供一种基于自适应信号导流的双频宽负载整流电路。
[0005]本专利技术实施例包括一种基于自适应信号导流的双频宽负载整流电路，包括：
[0006]输入匹配网络；所述输入匹配网络的输入端用于接收射频信号，对所述射频信号进行阻抗匹配，所述输入匹配网络的输出端用于连接到高负载双频电抗补偿支路和低负载双频电抗补偿支路；
[0007]高负载双频电抗补偿支路；
[0008]低负载双频电抗补偿支路；所述高负载双频电抗补偿支路和所述低负载双频电抗补偿支路并联连接于所述输入匹配网络的输出端；其中，所述高负载双频电抗补偿支路具有第一电抗补偿值，所述低负载双频电抗补偿支路具有第二电抗补偿值，所述第一电抗补
偿值大于所述第二电抗补偿值。
[0009]进一步地，所述高负载双频电抗补偿支路包括第一二极管和第一接地耦合线；
[0010]所述第一二极管的负极与所述输入匹配网络的输出端连接；
[0011]所述第一二极管的正极与所述第一接地耦合线的一端连接，所述第一接地耦合线的另一端接地。
[0012]进一步地，所述低负载双频电抗补偿支路包括第二二极管和第二接地耦合线；
[0013]所述第二二极管的负极与所述输入匹配网络的输出端连接；
[0014]所述第二二极管的正极与所述第二接地耦合线的一端连接，所述第二接地耦合线的另一端接地。
[0015]进一步地，所述第一二极管和所述第二二极管为型号相同的肖特基二极管。
[0016]进一步地，所述基于自适应信号导流的双频宽负载整流电路还包括：
[0017]谐波抑制网络；所述谐波抑制网络的输入端与所述输入匹配网络的输出端连接，所述谐波抑制网络的输出端用于供负载连接。
[0018]进一步地，所述谐波抑制网络包括：
[0019]第一开路支节；所述第一开路支节的一端与所述输入匹配网络的输出端连接，所述第一开路支节的另一端开路，所述第一开路支节的长度等于具有第一频率的射频信号的四分之一波长；
[0020]第二开路支节；所述第二开路支节的一端与所述输入匹配网络的输出端连接，所述第二开路支节的另一端开路，所述第二开路支节的长度等于具有第一频率的射频信号二次谐波的四分之一波长；
[0021]第三开路支节；所述第三开路支节的一端与所述输入匹配网络的输出端连接，所述第三开路支节的另一端开路，所述第三开路支节的长度等于具有第二频率的射频信号的四分之一波长；
[0022]第四开路支节；所述第四开路支节的一端与所述输入匹配网络的输出端连接，所述第四开路支节的另一端开路，所述第四开路支节的长度等于具有第二频率二次谐波的射频信号的四分之一波长。
[0023]进一步地，所述基于自适应信号导流的双频宽负载整流电路还包括：
[0024]射频源；所述射频源的输出端与所述输入匹配网络的输入端连接，所述射频源用于输出所述射频信号。
[0025]进一步地，所述基于自适应信号导流的双频宽负载整流电路还包括：
[0026]隔直电容；所述隔直电容的一端与所述射频源的输出端连接，所述隔直电容的另一端与所述输入匹配网络的输入端连接。
[0027]进一步地，所述基于自适应信号导流的双频宽负载整流电路还包括：
[0028]介质基板；所述输入匹配网络、所述高负载双频电抗补偿支路和所述低负载双频电抗补偿支路均通过印刷电路工艺固定在所述介质基板上。
[0029]进一步地，所述介质基板的材质为Rogers R4003C，所述介质基板的厚度为0.813mm，所述介质基板的介电常数为3.38。
[0030]本专利技术的有益效果是：实施例中的基于自适应信号导流的双频宽负载整流电路，其中的高负载双频电抗补偿支路和低负载双频电抗补偿支路可以补偿高负载双频电抗补
偿支路和低负载双频电抗补偿支路自身中的二极管产生的容性阻抗；当谐波抑制网络所接入的负载为低负载，低负载双频补偿支路与高负载双频补偿支路能够协同工作；当谐波抑制网络所接入的负载为高负载，由于高负载双频补偿支路引入较大的电抗补偿值，因此高负载双频补偿支路仍能保持较高的工作效率，使得双频宽负载整流电路整体能够保持高工作效率。双频宽负载整流能够根据负载值的变化自适应地将信号导流至低负载双频补偿支路与高负载双频补偿支路从而拓宽了负载范围，并工作在双频，且不需要额外的控制电路，电路结构较简单，有利于减小电路尺寸。
附图说明
[0031]图1为实施例中基于自适应信号导流的双频宽负载整流电路的电路原理结构示意图；
[0032]图2为实施例中基于自适应信号导流的双频宽负载整流电路的电路实体结构示意图；
[0033]图3为实施例中针对双频宽负载整流电路进行的当输入功率分别为
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5与5dBm时，在不同负载值下频率响应效果的仿真和实测结果图；
[0034]图4为实施例中针对双频宽负载整流电路进行的当输本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于自适应信号导流的双频宽负载整流电路，其特征在于，所述基于自适应信号导流的双频宽负载整流电路包括：输入匹配网络；所述输入匹配网络的输入端用于接收射频信号，对所述射频信号进行阻抗匹配，所述输入匹配网络的输出端用于连接到高负载双频电抗补偿支路和低负载双频电抗补偿支路；高负载双频电抗补偿支路；低负载双频电抗补偿支路；所述高负载双频电抗补偿支路和所述低负载双频电抗补偿支路并联连接于所述输入匹配网络的输出端；其中，所述高负载双频电抗补偿支路具有第一电抗补偿值，所述低负载双频电抗补偿支路具有第二电抗补偿值，所述第一电抗补偿值大于所述第二电抗补偿值。2.根据权利要求1所述的基于自适应信号导流的双频宽负载整流电路，其特征在于，所述高负载双频电抗补偿支路包括第一二极管和第一接地耦合线；所述第一二极管的负极与所述输入匹配网络的输出端连接；所述第一二极管的正极与所述第一接地耦合线的一端连接，所述第一接地耦合线的另一端接地。3.根据权利要求2所述的基于自适应信号导流的双频宽负载整流电路，其特征在于，所述低负载双频电抗补偿支路包括第二二极管和第二接地耦合线；所述第二二极管的负极与所述输入匹配网络的输出端连接；所述第二二极管的正极与所述第二接地耦合线的一端连接，所述第二接地耦合线的另一端接地。4.根据权利要求3所述的基于自适应信号导流的双频宽负载整流电路，其特征在于，所述第一二极管和所述第二二极管为型号相同的肖特基二极管。5.根据权利要求1所述的基于自适应信号导流的双频宽负载整流电路，其特征在于，所述基于自适应信号导流的双频宽负载整流电路还包括：谐波抑制网络；所述谐波抑制网络的输入端与所述输入匹配网络的输出端连接，所述谐波抑制网络的输出端用于供负载连接。6.根据权利要求5所述的基于自适应信号导流的双频宽负载整流电路，其特征在于，所述谐波抑制网络包括：第一开路支节；所述第一开路支节的...
【专利技术属性】
技术研发人员：张凯标，郑少勇，夏明华，
申请(专利权)人：中山大学，
类型：发明
国别省市：
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