[发明专利]用于无线能量采集的天线阵列及其制造方法

说明书

本公开的实施例涉及一种用于无线能量采集的天线阵列，包括：第一阵列天线层和设置为被所述第一阵列天线层包围的第二阵列天线层，所述第一阵列天线层上设置有多个关联第一谐振频率的第一天线单元，所述第二阵列天线层上设置有多个关联第二谐振频率的第二天线单元，所述第一谐振频率与所述第二谐振频率不同。本公开的实施例以层叠设置的形式，在提高电磁波能量采集的效率的同时能够减小天线阵列的体积。

技术领域

本发明涉及无线能量采集技术领域，具体涉及一种采集射频电磁波的立体结构的多层多极化天线阵列。

背景技术

射频无线能量采集技术已经被提出并发展了数十年。这一技术面临的一个主要问题是，普通环境中的射频无线能量通常都很弱，而较弱的能量又往往会限制能量采集的效率。因此，提高无线能量采集系统的效率就显得尤为重要。

为解决在低辐射强度的无线射频环境中能量采集效率较低这一问题，可以同时采集多个射频频段的电磁波能量并进行汇集，也可以利用多个天线采集同一个射频频段的电磁波能量。然而现有的解决方案在性能、效率和体积方面存在缺陷并亟需改进。

发明内容

本发明克服了现有技术中的缺点，提出了一种用于无线能量采集的天线阵列。

根据本公开的第一方面，提供了一种用于无线能量采集的天线阵列，包括：第一阵列天线层和设置为被该第一阵列天线层包围的第二阵列天线层，该第一阵列天线层上设置有多个关联第一谐振频段的第一天线单元，该第二阵列天线层上设置有多个关联第二谐振频段的第二天线单元，该第一谐振频段与该第二谐振频段不同。

通过本公开的实施例，可以以层叠的方式布置多个天线层。由于能够在不同层的天线层上布置采集不同射频频段的天线单元，实现了较小的体积和有效采集多频段能量的兼顾。

在一些实施例中，该第一阵列天线层上还可以设置有多个关联第三谐振频段的第三天线单元，该第一谐振频段与该第三谐振频段不同。优选地，该第二谐振频段高于该第一谐振频段和该第三谐振频段。将采集更高频率的天线单元布置在内层能够使得在采集效率不受到负面影响的情况下减小天线阵列的总体积。

在一些实施例中，该第一阵列天线层和该第二阵列天线层均可以被构造成多面体。在每一面上均可以布置一个或多个采集相同或不同频段的天线单元。优选地，该第一阵列天线层和该第二阵列天线层均被构造成具有6个表面的立方体。应当理解，也可以采用少于6个或多于6个的表面，较多的表面能够实现电磁波极化方向的最大利用从而能够更好地接收不同来波方向的电磁波，较少的面能够实现较低的制造成本。

在一些实施例中，该第一天线单元、该第二天线单元和该第三天线单元中的每一个均可以包括两个极化方向正交的辐射器。优选地，第一天线单元、第二天线单元和第三天线单元中的至少一个由两个相互垂直设置的电偶极子组成。优选地，第一天线单元、第二天线单元和第三天线单元中的至少一个由一个电偶极子和一个磁偶极子组成。更优选地，电偶极子所在平面与磁偶极子的轴向垂直。

在一些实施例中，在该第二阵列天线层内还可以包括第三阵列天线层，该第三阵列天线层上设置有多个关联第四谐振频段的第四天线单元。优选地，在该第三阵列天线层内还包括第四阵列天线层，该第四阵列天线层上设置有多个关联第五谐振频段的第五天线单元。更优选地，在该第四阵列天线层内还包括第五阵列天线层，该第五阵列天线层上设置有多个关联第六谐振频段的第六天线单元。

在本公开的第二方面，提供了一种制造用于无线能量采集的天线阵列的方法。该方法包括：提供第一阵列天线层；和提供第二阵列天线层，该第二阵列天线层被该第一阵列天线层包围，该第一阵列天线层上设置有多个关联第一谐振频段的第一天线单元，该第二阵列天线层上设置有多个关联第二谐振频段的第二天线单元，该第一谐振频段与该第二谐振频段不同。