[实用新型]一种用于无线信号接收系统的能量转换装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及无线通信领域，尤其涉及一种无线信号接收系统的能量转换装置。

背景技术

现有技术中，射频能量采集技术主要是利用单根天线接收无线信号，进入一个射频整流单元转换为直流电能，由于无线信号辐射的特性，单根天线接收无线信号方式对无线信号能量的利用效率非常低。

公开号为CN104579124A的中国专利申请公开文献中，公开了一种远程无线电能接收装置，使用光伏发电和微波输电相结合的方式为蓄电池进行充电，是工程人员易于想到的技术，仅仅是两个能量采集技术的直接同时作用。该装置中包含了微波射频整流天线阵列。但专利中并未有任何有关该阵列的细节技术，也并未提及如何实现能量转换。

实用新型内容

为了解决上述技术问题，本实用新型的目的是提供一种适用于多天线阵列的、切实可行的、可有效提高无线信号能量利用效率的能量转换装置。

本实用新型所采用的技术方案是：

一种用于无线信号接收系统的能量转换装置，包括阵列天线，所述阵列天线的输出端依次连接有第一阻抗匹配单元、射频功率合成单元和射频整流单元；所述阵列天线包括多个天线单元；所述第一阻抗匹配单元用于改善阵列天线与射频功率合成单元之间的阻抗匹配；所述射频功率合成单元用于对多个天线单元接收的多路射频信号进行功率合成；所述射频整流单元用于将射频信号转化为直流电信号输出。

优选的，所述射频功率合成单元和射频整流单元之间还连接有用于改善射频功率合成单元和射频整流单元之间阻抗匹配的第二阻抗匹配单元。

优选的，所述多个天线单元分组划分为N个子阵列天线；所述射频功率合成单元对应于N个子阵列天线设置N路射频功率合成子单元，每路射频功率合成子单元用于合成一个子阵列天线接收的多路射频信号；所述射频整流单元对应于N路射频功率合成子单元设置N路射频整流子单元，每路射频整流子单元用于将一路射频信号转化为直流电信号输出。

优选的，还包括直流功率合成单元，所述直流功率合成单元的输入端与射频整流单元的输出端连接，所述直流功率合成单元用于将多路直流电信号合成后输出。

优选的，所述直流功率合成单元包括对应于N路射频整流子单元设置的N路滤波子单元和N路限幅子单元，所述滤波子单元和限幅子单元分别用于对输入信号进行滤波和限制幅度处理后输出。

作为本发明第一种较优实施方式，所述直流功率合成单元采用级联式功率合成连接结构：第k路射频整流子单元输出的第k路直流电信号与第k+1路射频信号混合后输入第k+1路射频整流子单元，所述 k为整数，并满足条件：1≤k≤N。

作为本发明第二种较优实施方式，所述直流功率合成单元采用级联式功率合成连接结构：第k路射频整流子单元输出的第k路直流电信号经过第k路滤波子单元和第k路限幅子单元分别进行滤波和限制幅度处理，然后与第k+1路射频信号混合后输入第k+1路射频整流子单元，所述k为整数，并满足条件：1≤k≤N。

优选的，所述直流功率合成单元还包括直流稳压单元，所述第N 路射频整流子单元输出的第N路直流电信号经过直流稳压单元稳压处理后输出。

优选的，还包括负载或储能单元，所述负载或储能单元的输入端与直流功率合成单元的输出端连接。

优选的，所述第一阻抗匹配单元和第二阻抗匹配单元均为L型阻抗匹配单元。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型利用阻抗匹配单元、射频功率合成单元和射频整流单元对阵列天线接收的射频信号进行信号处理和能量转换，克服了现有技术中单根天线接收无线信号方式对无线信号能量的利用效率低的技术问题，实现了一种适用于多天线阵列的、切实可行的、可大幅度提高无线射频信号能量利用效率的能量转换装置，而且结构简单，具有良好的经济和社会效益。

另外，本实用新型通过分组合成技术，使得本实用新型可适用于大型阵列天线；通过级联式的直流功率合成单元实现直流功率的合成输出；通过设置滤波子单元和限幅子单元，对每一路射频整流子单元输出的直流电信号都优先进行滤波和限制幅度，避免影响下一级的转换效率。

本实用新型可广泛应用于各种无线信号接收系统。

附图说明

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步说明：

图1是本实用新型一种实施例的电路原理框图；

图2是本实用新型第二阻抗匹配单元一种实施例用于实现阻抗匹配计算的Smith圆图；

图3是本实用新型第二阻抗匹配单元一种实施例L型匹配电路原理图；