[发明专利]小型化射频能量收集电路及植入式医疗设备供电电路

说明书

本申请涉及一种小型化射频能量收集电路，包括：射频能量输入模块、匹配网络模块、整流电路模块和负载输出模块。其中射频能量输入部分将环境中的射频能量传输到后面电路；匹配网络模块将整体射频能量收集电路的输入阻抗匹配到某一特定值通常情况下，从而将射频能量无反射的传输到后面电路；整流电路将高频率的射频能量转化为直流能量，最终将直流能量传输给负载。本实施例的射频能量收集电路，不仅具有小型化特点，还具有能量收集效率高的特点，拥有很好的工程应用价值。

技术领域

本申请属于电路设计技术领域，尤其是涉及一种小型化射频能量收集电路及植入式医疗设备供电电路。

背景技术

随着无线通信技术，各式各样的传感器等电子设备不断增加。在一些特殊地方，例如存在危险因素的特殊工作地点，如高空塔顶、地下矿井等，需要使用各种设备监测温度、湿度、风力等指标，传统的电力布线方施工难度较大，而使用电池供电的话，由于电池电量有限，需要不断的更换维护电池，使用成本大大增加。环境中存在着诸多形式的能量，如太阳能、风能、振动能，这些能量因素受天气环境影响较大，收集利用具有很大的局限性。而4G、5G时代大量分布的通信基站，使得环境中广泛分布着射频信号(频率高于100MHz的无线信号)，射频信号都具有一定的能量。这些能量不仅分布广泛，而且受天气变化的影响很小，因此，收集利用射频能量给低功耗设备成为一种可行的供电方式。

射频能量收集电路的设计需要考虑诸多因素，例如电路的尺寸大小、能量收集效率、输出电压、输出功率等问题。针对射频能量收集电路的研究设计，近年来许多专家学者提出了多种设计方案。文献“Design and Safety Considerations of an ImplantableRectenna for Far-Field Wireless Power Transfer”公开了一种射频能量收集电路，该电路的能量收集效率最高为44％，输出电压为0.7V，输出能量功率仅为0.15mW，远低于常见电子设备所需的供电功率，仅在理论上实现了射频能量收集，实际应用价值有限。文献“AnEnhanced Rectenna Using Differentially-Fed Rectififier for Wireless PowerTransmission”提出了一种改进型的射频能量收集电路，最高能量收集效率达到73％，输出功率73mW，但是该方案采用差分双端口馈电，不仅使得电路尺寸增大到30mm*50mm**3mm，还对射频能量接收天线提出额外的要求，天线也得是差分馈电形式，应用局限性较大。

综上所述，现有的射频能量收集都存在一定的局限性，与实际应用有一定差距。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：为解决现有技术中的不足，本发明提出一种新型射频能量收集电路，不仅具有小型化特点，还具有能量收集效率高的特点，拥有很好的工程应用价值。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种小型化射频能量收集电路，包括：成型在电路板上依次电性连接的射频能量输入模块、匹配网络模块、整流电路模块和负载输出模块；

所述射频能量输入模块为长方形微带线；

所述匹配网络模块包括加载串联微带线支节和/或短路微带线支节和/或并联微带线支节和/或耦合微带线支节；

所述加载串联微带线支节为直接与射频能量输入模块电性连接的长方形微带线；

所述短路微带线支节为与加载串联微带线支节和接地端连接的微带线；

所述并联微带线支节为与加载串联微带线支节并联连接的微带线；

所述耦合微带线支节为设置在所述加载串联微带线支节一旁的两条平行放置、彼此靠近的微带线，所述耦合微带线支节与加载串联微带线支节、短路微带线支节、并联微带线支节均不电性连接；