一種頻率可重構(gòu)的雙通道通信整流天線制造技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)屬于微波輸能領(lǐng)域，涉及通信整流天線，具體為一種頻率可重構(gòu)的雙通道通信整流天線。該天線包括雙端口頻率可重構(gòu)偶極子天線和整流電路；天線由基板、正面結(jié)構(gòu)和背面結(jié)構(gòu)構(gòu)成；背面結(jié)構(gòu)包括第三金屬臂、寬帶巴倫結(jié)構(gòu)及地板；正面結(jié)構(gòu)包括第一、第二金屬臂及饋電網(wǎng)絡(luò)，饋電網(wǎng)絡(luò)由饋電枝節(jié)、可重構(gòu)枝節(jié)及偏置電路構(gòu)成，其中饋電枝節(jié)連接端口1、可重構(gòu)枝節(jié)連接端口2，饋電枝節(jié)上設(shè)置第一隔直電容，可重構(gòu)枝節(jié)上設(shè)置可調(diào)器件；整流電路連接于雙端口頻率可重構(gòu)偶極子天線任一端口。本發(fā)明專利技術(shù)采用可重構(gòu)技術(shù)設(shè)計(jì)通信整流天線，在結(jié)構(gòu)中設(shè)置可調(diào)器件，通過(guò)調(diào)節(jié)可調(diào)器件的狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)通信整流天線在同一頻段下或不同頻段下的雙通道通信和輸能功能。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)屬于微波輸能領(lǐng)域，涉及通信整流天線，具體為一種頻率可重構(gòu)的雙通道通信整流天線。
技術(shù)介紹
微波輸能技術(shù)，即電能不通過(guò)輸電線傳輸，而是利用微波進(jìn)行無(wú)線傳輸?shù)募夹g(shù)。現(xiàn)代人的日常生活和工作，越來(lái)越離不開無(wú)線通信，人們希望能夠隨時(shí)隨地進(jìn)行通信，但無(wú)線設(shè)備的正常使用離不開持續(xù)的電能供應(yīng)。大量便攜式的無(wú)線電子設(shè)備，給人們的生活和工作帶來(lái)了極大的方便，但是持續(xù)的電力供應(yīng)在某些情形下也無(wú)法得到滿足。比如，植入式醫(yī)療設(shè)備能夠給患者帶來(lái)極大的方便，這些醫(yī)療設(shè)備需要與外界進(jìn)行信息交換，需要有通信功能，同時(shí)它們所攜帶的電池也需要補(bǔ)充能量。如果能夠?qū)⒃O(shè)備的通信功能和能量供應(yīng)功能用一種器件來(lái)實(shí)現(xiàn)，將能夠大大減小器件的尺寸和重量，給人們的生活和工作帶來(lái)極大的方便。天線是進(jìn)行無(wú)線通信和進(jìn)行微波無(wú)線能量傳輸必不可少的器件；將天線和整流電路結(jié)合在一起，就構(gòu)成整流天線，它能夠接收電磁波并將其轉(zhuǎn)換成直流電，因此是微波輸能系統(tǒng)的重要器件。若系統(tǒng)中分別設(shè)計(jì)獨(dú)立的整流天線和通信天線，則會(huì)增加整個(gè)系統(tǒng)的體積和復(fù)雜性，增加系統(tǒng)成本；并且，無(wú)線設(shè)備尺寸有限，整流天線和通信天線的距離很近，將會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的互耦，從而影響系統(tǒng)性能。因此，有必要將通信天線和整流天線作為一個(gè)整體來(lái)進(jìn)行研究；若將二者融為一體，研究同時(shí)具有通信和整流功能的天線，將成為整流天線新的發(fā)展方向。目前通信整流天線的研究還處于起步階段，僅有少量公開報(bào)道的研究成果。目前公開報(bào)道的通信整流天線可分為兩種，一種是單端口天線，另一種是雙端口天線。單端口天線通常只能作為一種天線使用，即或者作為通信天線，或者作為整流天線。雙端口天線有兩個(gè)端口，一個(gè)端口作為通信天線端口，另一個(gè)端口作為整流天線端口。單端口通信整流天線，如文獻(xiàn)：“ANewCircularlyPolarizedRectennaforWirelessPowerTransmissionandDataCommunication.”(M.Ali,G.Yang,andR.Dougal,IEEEAntennasandWirelessPropagationLetters,vol.4,pp.205-208,2005.)中公開一種用于通信系統(tǒng)中的圓極化整流天線，如圖1所示；此整流天線的接收天線為單端口圓極化接收天線，如圖1(b)；接收天線通過(guò)兩個(gè)交叉的矩形槽實(shí)現(xiàn)寬帶圓極化性能，此寬帶圓極化接收天線后面可接有一普通的整流電路，完成了射頻能量到直流能量的轉(zhuǎn)換，此整流天線可作為通信系統(tǒng)中的WLAN天線，工作頻段為5.15GHz-5.35GHz，也可作為5.5GHz的整流天線，當(dāng)入射功率密度為2.55mW/cm2，整流天線最大的整流效率為57.3％；但此通信整流天線只有一個(gè)輸出端口，即一個(gè)通道，使其只能在一種模式工作，即，或者工作于通信模式，或者工作于整流模式，且兩種模式的工作頻率也不相同。雙端口通信整流天線，如文獻(xiàn)：“ANovelCompactPrintedRectennaforDataCommunicationSystems.”(X.Yang,C.Jiang,andet.al.,IEEETransactionsonAntennasandPropagation,,vol.61,no.5,pp.2532-2539,2013.)中公開一種雙端口通信整流天線，如圖2所示，包含一個(gè)高隔離的雙端口接收天線和一個(gè)普通整流電路，接收天線為雙端口天線，一個(gè)端口接整流電路，另一個(gè)端口用于通信；該接收天線為縫隙耦合饋電，兩個(gè)相互垂直的H型縫隙提高了兩個(gè)端口的隔離度，使兩個(gè)端口相互不受到影響，整流和通信可以很好地工作；但該通信整流天線的整流模式和通信模式仍然工作在不同的頻段，且天線工作頻帶窄、天線結(jié)構(gòu)復(fù)雜。另一種雙端口通信整流天線，通信模式和整流模式的工作頻率相同。如文獻(xiàn)：“Dual-FedAntennaforWirelessPowerTransmissionandDataCommunication,”(R.Dehbashi,K.Forooraghi,andZ.Atlasbaf,IEEEAntennasandPropagationSocietyInternationalSymposium,pp.2201-2204,2006.)中公開一種雙端口多功能天線，如圖3所示，該天線一個(gè)端口用于通信，另一個(gè)端口用于微波輸能，且兩個(gè)端口接收信號(hào)時(shí)，天線都工作在2.4GHz；但該天線工作頻帶較窄，同時(shí),兩個(gè)端口工作時(shí)，兩通道之間的隔離度很低，僅有1.5dB，使得兩端口仍然無(wú)法同時(shí)良好地工作。本專利技術(shù)針對(duì)現(xiàn)有通信整流天線的不足，提出一種頻率可重構(gòu)的雙通道通信整流天線。通過(guò)開關(guān)進(jìn)行天線工作狀態(tài)的重構(gòu)，使該通信整流天線的兩種模式，即通信模式和整流模式，可以同時(shí)工作在同一個(gè)頻段，也可同時(shí)工作在不同頻段。并且，該天線在不同的工作狀態(tài)中兩種模式之間都具有很高的隔離度。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)針對(duì)現(xiàn)有通信整流天線的不足，將可重構(gòu)技術(shù)應(yīng)用到通信整流天線中，提出一種頻率可重構(gòu)的雙通道通信整流天線。通過(guò)開關(guān)的切換，實(shí)現(xiàn)天線的頻率重構(gòu)，使得該通信整流天線能夠適應(yīng)多種環(huán)境，從而大大提高系統(tǒng)性能。為達(dá)到上述目標(biāo)，本專利技術(shù)采用的技術(shù)方案為：一種頻率可重構(gòu)的雙通道通信整流天線，包括一個(gè)雙端口頻率可重構(gòu)偶極子天線和一個(gè)整流電路；雙端口頻率可重構(gòu)偶極子天線由基板、分別位于基板正反面的正面結(jié)構(gòu)和背面結(jié)構(gòu)構(gòu)成；所述背面結(jié)構(gòu)包括第三金屬臂、寬帶巴倫結(jié)構(gòu)及地板，其中第三金屬臂通過(guò)寬帶巴倫結(jié)構(gòu)與地板連接，對(duì)應(yīng)于寬帶巴倫結(jié)構(gòu)，在地板上設(shè)置有缺陷地結(jié)構(gòu)(DGS)；所述正面結(jié)構(gòu)包括第一、第二金屬臂及饋電網(wǎng)絡(luò)，第一、第二金屬臂連接饋電網(wǎng)絡(luò)，饋電網(wǎng)絡(luò)由饋電枝節(jié)、可重構(gòu)枝節(jié)及偏置電路構(gòu)成，其中饋電枝節(jié)連接端口1、可重構(gòu)枝節(jié)連接端口2，所述饋電枝節(jié)上設(shè)置第一隔直電容，所述可重構(gòu)枝節(jié)上設(shè)置可調(diào)器件，偏置電路正極端連接于可調(diào)器件與端口2之間，偏置電路負(fù)極端連接第二金屬臂并與地板相連；可重構(gòu)枝節(jié)上偏置電路正極端與端口2之間還設(shè)置有第二隔直電容；所述第一、第二金屬臂與第三金屬臂對(duì)應(yīng)設(shè)置，共同構(gòu)成可重構(gòu)偶極子天線；所述的整流電路連接于雙端口頻率可重構(gòu)偶極子天線任一端口。進(jìn)一步的，所述可調(diào)器件優(yōu)選采用PIN二極管開關(guān)、FET三極管開關(guān)、MEMS開關(guān)或光控開關(guān)，但并不限于上述開關(guān)。所述整流電路由依次連接的前置電感、整流二極管、匹配電路和旁路電容構(gòu)成。所述偏置電路由高阻線和偏置電容構(gòu)成，所述連接正、負(fù)極端的高阻線長(zhǎng)度為n為大于或等于0的整數(shù)，λ為工作波長(zhǎng)。需要說(shuō)明的是：本專利技術(shù)設(shè)計(jì)的雙端口頻率可重構(gòu)偶極子天線和整流電本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種頻率可重構(gòu)的雙通道通信整流天線，包括雙端口頻率可重構(gòu)偶極子天線和整流電路；雙端口頻率可重構(gòu)偶極子天線由基板、分別位于基板正反面的正面結(jié)構(gòu)和背面結(jié)構(gòu)構(gòu)成；所述背面結(jié)構(gòu)包括第三金屬臂、寬帶巴倫結(jié)構(gòu)及地板，其中第三金屬臂通過(guò)寬帶巴倫結(jié)構(gòu)與地板連接，地板上還設(shè)置有缺陷地結(jié)構(gòu)、對(duì)應(yīng)于寬帶巴倫結(jié)構(gòu)；所述正面結(jié)構(gòu)包括第一、第二金屬臂及饋電網(wǎng)絡(luò)，第一、第二金屬臂連接饋電網(wǎng)絡(luò)，饋電網(wǎng)絡(luò)由饋電枝節(jié)、可重構(gòu)枝節(jié)及偏置電路構(gòu)成，其中饋電枝節(jié)連接端口1、可重構(gòu)枝節(jié)連接端口2，所述饋電枝節(jié)上設(shè)置第一隔直電容，所述可重構(gòu)枝節(jié)上設(shè)置可調(diào)器件，偏置電路正極端連接于可調(diào)器件與端口2之間，偏置電路負(fù)極端連接第二金屬臂并與地板相連；可重構(gòu)枝節(jié)上偏置電路正極端與端口2之間還設(shè)置有第二隔直電容；所述第一、第二金屬臂與第三金屬臂對(duì)應(yīng)設(shè)置，共同構(gòu)成可重構(gòu)偶極子天線；所述整流電路連接于雙端口頻率可重構(gòu)偶極子天線任一端口。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種頻率可重構(gòu)的雙通道通信整流天線，包括雙端口頻率可重構(gòu)偶極子天線和整流電
路；雙端口頻率可重構(gòu)偶極子天線由基板、分別位于基板正反面的正面結(jié)構(gòu)和背面結(jié)構(gòu)構(gòu)成；
所述背面結(jié)構(gòu)包括第三金屬臂、寬帶巴倫結(jié)構(gòu)及地板，其中第三金屬臂通過(guò)寬帶巴倫結(jié)構(gòu)與
地板連接，地板上還設(shè)置有缺陷地結(jié)構(gòu)、對(duì)應(yīng)于寬帶巴倫結(jié)構(gòu)；所述正面結(jié)構(gòu)包括第一、第
二金屬臂及饋電網(wǎng)絡(luò)，第一、第二金屬臂連接饋電網(wǎng)絡(luò)，饋電網(wǎng)絡(luò)由饋電枝節(jié)、可重構(gòu)枝節(jié)
及偏置電路構(gòu)成，其中饋電枝節(jié)連接端口1、可重構(gòu)枝節(jié)連接端口2，所述饋電枝節(jié)上設(shè)置第
一隔直電容，所述可重構(gòu)枝節(jié)上設(shè)置可調(diào)器件，偏置電路正極端連接于可調(diào)器件與端口2之
間，偏置電路負(fù)極端連接第二金屬臂并與地板相連；可重構(gòu)枝節(jié)上偏置電路...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：楊雪松，盧萍，王秉中，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：電子科技大學(xué)，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：四川;51