[发明专利]一种吸收任意方向线极化入射波的微波能量接收平板

说明书

技术领域

本发明涉及一种能量接收板，尤其是涉及一种吸收任意方向线极化入射波 的微波能量接收平板。

背景技术

微波无线能量传输是以真空或大气作为传播媒介，以电磁波的形式远 场传输电能的一类技术，在微波能量传输系统中，接收端接收入射的微波 能量，并转换为直流能量，加以储存与利用。微波能量传输技术不仅在空 间太阳能卫星电站、空间飞机器之间的能量传输等领域具备广阔的应用前 景，近些年来还在低功率的传感器与电子产品的供能方面获得持续关注。

随着微电子与无线通信技术的发展，传感器与微型计算设备越发普遍 地适用于各种生产生活应用，遍布于多种复杂环境中，这些小功率电子设 备若采用微波方式无线供电，来替代传统的电池供电方式，可提升设备的 易用性与可靠性。由微波能量接收装置接收功率源发射的微波或周围环境 中的电磁波(如通信基站、无线路由器产生的电磁波)，并转换为直流电 能供电子设备使用。这些情况下，电磁波的极化方向是多样的，单极化能 量接收装置的吸收能力有限。

发明内容

为了解决背景技术中存在的问题，本发明目的在于提供了一种吸收任意方 向线极化入射波的微波能量接收平板，实现对任意方向线极化电磁波的高效 接收。

本发明采用的技术方案是：

本发明平板包括至少一个亚波长的正方形阵列单元，每个正方形阵列单元 从上至下依次为第一金属薄层、第一介质基板层、第二金属薄层、第二介质基 板层、第三金属薄层、第三介质基板层和第四金属薄层，其中第二介质基板层 中间和第三介质基板层中间都含有带状金属线。所述平板由正方形阵列单元周 期性复制延拓而成，所述正方形阵列单元中：

第一金属薄层为正方形双线极化贴片，上刻蚀有方形双线极化谐振结构： 贴片的四角向中心均开有径向的条形槽，贴片的中部开有四个条形L形槽，四 个条形L形槽的直角端朝向中心布置形成近“井”字形结构，在贴片上刻蚀有 两个金属过孔；第二介质基板层和第三介质基板层分别设有由带状线构成的第 一功率合成网络与第二功率合成网络。

第二介质基板层和第三介质基板层均设有多个带状线功率合成电路，第二 介质基板层的带状线功率合成电路输出端级联组成第一功率合成网络，第三介 质基板层的带状线功率合成电路输出端级联构成第二功率合成网络。

所述的第三介质基板层中嵌有定向耦合器，第二介质基板层中的第一功率 合成网络和第三介质基板层中的第二功率合成网络的输出端分别与定向耦合器 的两个输入端相连，定向耦合器的两个输出端分别与第一整流电路、第二整流 电路的输入端相连，第一整流电路、第二整流电路的输出端并联输出直流电。

所述的两个金属过孔分别为第一金属过孔和第二金属过孔，第一金属过孔 和第二金属过孔各自穿过中间各层分别与第二介质基板层中、第三介质基板层 中的带状线功率合成网络的输入端相连接；第一金属过孔传递垂直极化分量的 能量，第二金属过孔传递水平极化分量的能量。

第二金属薄层为镀满的金属铜片底板，中间开两个圆形开口供第一、第二 金属过孔穿过；第三金属薄层为镀满的金属铜片底板，中间开圆形开口供第二 金属过孔穿过；第四金属薄层为金属铜片底板。

所述的第一金属过孔位于正方形双线极化贴片竖直中心线的上部，第二金 属过孔位于正方形双线极化贴片水平中心线的左侧部。

所述的定向耦合器对功率合成后的水平极化与垂直极化分量进行能量上的 重新分配，输出两路相等功率的能量，分别到第一整流电路、第二整流电路中 整流。

所述的能量接收平板接收任意方向线极化入射的电磁波，使得两个射频整 流电路的输入功率相等，输出的直流电能相等。

所述的能量接收平板为长方形或正方形，由正方形阵列单元向四边周围周 期性延拓而组成。

本发明正方形双线极化贴片可以接收线极化波中的水平极化分量与垂直极 化分量，两者分别馈入第一金属过孔与第二金属过孔中，各自经功率合成网络 输入到定向耦合器中，定向耦合器对水平极化与垂直极化分量的能量重新分配， 输出两路相等功率的射频能量，分别整流转换为直流电能。

本发明的有益效果是：