[发明专利]一种高效率整流电路

说明书

技术领域

本发明涉及一种微波整流电路，具体涉及一种高效率整流电路。

背景技术

无线能量传输是一种很有前景的技术，在传统的有线能量传输不方便或不能实现时，无线能量传输便能起到很好的作用。最近几年，包括各种无线传感器在内的使用电池供电的电子设备取得巨大的成功。但是，传统电池需要有线充电的特点使得它们在应用上受到限制，比如人体中的心脏起搏器、固定在桥梁里或遍布森林的传感器等。无限能量传输系统的出现使得这些电子设备更加有效，可靠和易用。

对于无限能量传输系统来说，整流电路是其中重要的一环。整个系统的能量传输效率很大程度上取决于整流电路的效率，因此，提高整流电路的效率有利于提高整个无线能量传输系统的性能。整流电路的实现形式有很多种类，如将二极管与输出负载串联或并联构成整流电路，桥式整流电路，或者构成倍压整流电路。然而，在文献《K.Niotaki,A.Georgiadis,A.Collado,andJ.S.Vardakas,“Dual-bandresistancecompressionnetworksforimprovedrectifierperformance,”IEEETrans.Microw.TheoryTech.,vol.62,no.12,pp.3512-3521,Dec.2014.》中提到大部分整流电路都优化设计在特定的输入功率、频率和输出负载下工作，但实际上由于周围环境和无线能量传输系统应用方式的影响，比如外界电磁波的干扰，无线充电时的距离变化，或者整流电路后端接的稳压器等电路的变化，整流电路的输入功率、频率和输出负载会发生变化，从而引起整流电路输入阻抗的变化，导致电路阻抗失配，进而降低整流效率。因此，整流电路在其他输入功率、频率和输出负载下效率下降非常快。所以，在文献《T.W.Barton,J.Gordonson,andD.J.Perreault,“Transmissionlineresistancecompressionnetworksandapplicationstowirelesspowertransfer,”IEEEJ.Emerg.Sel.TopicsPowerElectron.,vol.3,no.1,pp.252-260,Mar.2015.》和《S.H.Abdelhalem,P.S.Gudem,andL.E.Larson,“AnRF-DCconverterwithwide-dynamic-rangeinputmatchingforpowerrecoveryapplications,”IEEETrans.CircuitsSyst.II,Exp.Briefs,vol.60,no.6,pp.336-340,Jun.2013.》中都介绍了能覆盖宽输入功率范围和输出负载范围的自适应整流电路来获取射频能量。但是上述相关研究方向的文章介绍的电路效率普遍较低，且频率带宽有限。

发明内容

为了克服现有技术存在的缺点与不足，本发明提供一种高效率整流电路。

本发明由一个隔离端接地的两节分支线耦合器、第一子整流电路和第二子整流电路组成。当输入功率、频率和子整流电路的输出负载发生变化时，子整流电路由于阻抗失配而产生的部分反射波会被隔离端接地的两节分支线耦合器阻挡回到子整流电路中重新利用，进而提高整流效率，降低整个整流电路对输入功率、频率和输出负载变化的敏感性。不仅如此，利用该隔离端接地的两节分支线耦合器的输入端口匹配特性，能实现整个整流电路与天线更好的匹配，降低系统能量的损耗。

本发明采用如下技术方案：

一种高效率整流电路，包括上层微带结构、中间介质基板和底层金属地板，所述上层微带结构印制在中间介质基板的上表面，所述底层金属地板印制在中间介质基板的下表面，其特征在于，所述上层微带结构由一个两节分支线耦合器I、第一子整流电路II及第二子整流电路III构成，所述两节分支线耦合器分别与第一子整流电路II及第二子整流电路III相连。

所述两节分支线耦合器I由依次连接的输入端口I/P、第一微带线1、第二微带线2、第三微带线3、第四微带线4、第五微带线5、第七微带线7和第八微带线8构成，还包括第六微带线6，所述第六微带线6的两端分别与第一微带线1及第五微带线5垂直连接，且位于第一微带线1及第五微带线5的中点，所述第七微带线7为两节分支线耦合器的隔离端，通过金属化过孔与底层金属地板连接。

所述第一子整流电路II由输入端口匹配网络部分、整流部分、直流滤波网络部分及负载端构成；