【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及射頻能量收集，具體涉及一種基于并饋網絡的超材料覆層整流天線及射頻能量收集系統。
技術介紹
1、電力傳感器是一種能夠將電力系統中的電流、電壓等電能參數轉化為標準信號輸出的測量設備。在電力系統的運行和監測中，電力傳感器起著至關重要的作用。并且隨著智能電網的不斷發展，電力傳感器在智能電網建設中也具有重要意義。
2、然而，目前電力傳感器的發展開始受限于能源供給問題。化學電池和有線電纜是兩種傳統的供能方式，傳感器靠電池供電工作壽命短，需定期更換電池且在高電位下更換難度大，運維成本高，電纜輸能由于受到地形等環境因素的限制，應用范圍有限。若能實現就地能源補給，供電問題可以很好地得到解決。因此，射頻能量收集技術不斷成為專家學者研究的熱點，其優勢在于不受環境因素的影響，能量源較為穩定、空間損耗小、傳輸功率靈活等，是解決低功耗傳感器供能問題的一種自供能技術。
3、但是現有的射頻能量收集天線大多體積大，不利于現場安裝，增益低，無法有效地接收到周圍環境中的射頻能量。而且射頻整流電路轉換效率低，無法保證低功耗電力傳感器的穩定工作。
技術實現思路
1、本專利技術所要解決的技術問題是提供一種基于并饋網絡的超材料覆層整流天線及射頻能量收集系統，以解決上述技術問題。
2、本專利技術解決上述技術問題的技術方案如下：一種基于并饋網絡的超材料覆層整流天線，包括：介質基板、接地面、輻射貼片和饋電端口；所述介質基板的一面與所述接地面連接，所述介質基板的另一面上連接有至少一個輻
3、本專利技術的有益效果是：開口諧振環呈2×2陣列排布，該排布方式能夠達到高效集成的目的。開口諧振環形成的超材料覆層結構，能夠降低各個貼片陣元之間的耦合作用，實現天線的小型化。并且，通過設置開口諧振環，還能夠提高天線的增益以及貼片陣元內部電流，有利于空間中電磁能量的收集。最終，通過并饋網絡和饋電端口實現饋電，實現了結構的簡化。
4、在上述技術方案的基礎上，本專利技術還可以做如下改進。
5、進一步，所述介質基板設置有兩層，兩層所述介質基板疊合連接在一起。
6、采用上述進一步方案的有益效果是：設置兩層介質基板，能夠降低超材料結構對貼片陣元的影響。
7、進一步，所述介質基板為fr-4環氧玻璃布層壓板，厚度為0.8毫米，相對介質常數為4.4。
8、采用上述進一步方案的有益效果是：采用fr-4材料制作介質基板，具有成本低、使用價值高等特點。
9、進一步，每個所述貼片陣元為矩形結構，所有的貼片陣元呈等行等列式分布在所述介質基板上。
10、采用上述進一步方案的有益效果是：貼片陣元等行等列的分布形式，能夠使天線更接近于方形貼片天線，從而實現較高的輻射效率。
11、進一步，所述并饋網絡包括二等分功分器和微帶線，所述二等分功分器的端口通過所述微帶線與所述貼片陣元、相鄰二等分功分器或所述饋電端口連接。
12、進一步，所述開口諧振環包括第一開口金屬環和第二開口金屬環，所述第一開口金屬環和所述第二開口金屬環均為正六邊形結構，所述第一開口金屬環被包圍在所述第二開口金屬環中，所述第一開口金屬環的開口朝向與所述第二開口金屬環的開口朝向相反。
13、進一步，所述第一開口金屬環的內接圓直徑為1.8毫米，所述第二開口金屬環的內接圓直徑為4毫米，所述第一開口金屬環和所述第二開口金屬環的厚度均為0.3毫米，所述第一開口金屬環和所述第二開口金屬環的開口長度均為0.6毫米。
14、進一步，每個所述貼片陣元、所述接地面與所述開口諧振環均為厚度為0.035毫米的銅片。
15、為解決上述技術問題，本專利技術還提出了一種射頻能量收集系統，包括如前所述的基于并饋網絡的超材料覆層整流天線，以及與所述基于并饋網絡的超材料覆層整流天線依次連接的匹配電路、整流電路以及濾波電路。
16、本專利技術的有益效果是：射頻能量收集系統能夠將射頻能量高效轉化為直流量，在匹配電路、整流電路和濾波電路的作用下，進一步提高了能量轉換效率，能夠滿足對低功耗電力傳感器的供能需求。
17、進一步，所述匹配電路為單支節阻抗匹配電路，所述整流電路為二倍壓整流電路，所述濾波電路為微帶線階梯阻抗低通濾波電路。
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1.一種基于并饋網絡的超材料覆層整流天線，其特征在于，包括：介質基板(1)、接地面(2)、輻射貼片和饋電端口(3)；
2.根據權利要求1所述基于并饋網絡的超材料覆層整流天線，其特征在于，所述介質基板(1)設置有兩層，兩層所述介質基板(1)疊合連接在一起。
3.根據權利要求1所述基于并饋網絡的超材料覆層整流天線，其特征在于，所述介質基板(1)為FR-4環氧玻璃布層壓板，厚度為0.8毫米，相對介質常數為4.4。
4.根據權利要求1所述基于并饋網絡的超材料覆層整流天線，其特征在于，每個所述貼片陣元(4)為矩形結構，所有的貼片陣元(4)呈等行等列式分布在所述介質基板(1)上。
5.根據權利要求1所述基于并饋網絡的超材料覆層整流天線，其特征在于，所述并饋網絡包括二等分功分器(5)和微帶線(6)，所述二等分功分器(5)的端口通過所述微帶線(6)與所述貼片陣元(4)、相鄰二等分功分器(5)或所述饋電端口(3)連接。
6.根據權利要求1所述基于并饋網絡的超材料覆層整流天線，其特征在于，所述開口諧振環包括第一開口金屬環(7)和第二開口金屬
7.根據權利要求6所述基于并饋網絡的超材料覆層整流天線，其特征在于，所述第一開口金屬環(7)的內接圓直徑為1.8毫米，所述第二開口金屬環(8)的內接圓直徑為4毫米，所述第一開口金屬環(7)和所述第二開口金屬環(8)的厚度均為0.3毫米，所述第一開口金屬環(7)和所述第二開口金屬環(8)的開口長度均為0.6毫米。
8.根據權利要求1所述基于并饋網絡的超材料覆層整流天線，其特征在于，每個所述貼片陣元(4)、所述接地面(2)與所述開口諧振環均為厚度為0.035毫米的銅片。
9.一種射頻能量收集系統，其特征在于，包括權利要求1至8中任一項所述的基于并饋網絡的超材料覆層整流天線，以及與所述基于并饋網絡的超材料覆層整流天線依次連接的匹配電路(9)、整流電路(10)以及濾波電路(11)。
10.根據權利要求9所述射頻能量收集系統，其特征在于，所述匹配電路(9)為單支節阻抗匹配電路，所述整流電路(10)為二倍壓整流電路，所述濾波電路(11)為微帶線階梯阻抗低通濾波電路。
...【技術特征摘要】
1.一種基于并饋網絡的超材料覆層整流天線，其特征在于，包括：介質基板(1)、接地面(2)、輻射貼片和饋電端口(3)；
2.根據權利要求1所述基于并饋網絡的超材料覆層整流天線，其特征在于，所述介質基板(1)設置有兩層，兩層所述介質基板(1)疊合連接在一起。
3.根據權利要求1所述基于并饋網絡的超材料覆層整流天線，其特征在于，所述介質基板(1)為fr-4環氧玻璃布層壓板，厚度為0.8毫米，相對介質常數為4.4。
4.根據權利要求1所述基于并饋網絡的超材料覆層整流天線，其特征在于，每個所述貼片陣元(4)為矩形結構，所有的貼片陣元(4)呈等行等列式分布在所述介質基板(1)上。
5.根據權利要求1所述基于并饋網絡的超材料覆層整流天線，其特征在于，所述并饋網絡包括二等分功分器(5)和微帶線(6)，所述二等分功分器(5)的端口通過所述微帶線(6)與所述貼片陣元(4)、相鄰二等分功分器(5)或所述饋電端口(3)連接。
6.根據權利要求1所述基于并饋網絡的超材料覆層整流天線，其特征在于，所述開口諧振環包括第一開口金屬環(7)和第二開口金屬環(8)，所述第一開口金屬環(7)和所述第二開口金屬環(8)均為正六...
【專利技術屬性】
技術研發人員：畢茂強，劉藝平，江天炎，陳曦，隆宗榮，賀陽，吳非凡，
申請(專利權)人：重慶理工大學，
類型：發明
國別省市：
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