[发明专利]一种紧凑型大功率微波整流电路

说明书

本发明公开了一种紧凑型大功率微波整流电路，属于发电、变电或配电的技术领域。该电路包括：微波输入部分、微波整流部分和直流输出部分。微波输入部分通过隔直电容滤除微波能量中的直流分量，确保只有交流分量进入整流电路且整流后的直流分量不能回馈到输入端；采用整流器件为GaN肖特基二极管且加入微带线枝节的微波整流部分滤除微波能量交流分量的高次谐波，同时抵消二极管寄生电容，使得效率最大化；直流输出部分的微带线枝节滤除整流后的能量带有的基波，使得到达直流端的全为直流能量。本发明实现了大功率微波输入整流，减小了体积和复杂性，降低了成本，设计简单、紧凑，保证微波整流电路在大功率输入时也能达到较高效率。

技术领域

本发明公开了一种紧凑型大功率微波整流电路，涉及无线电能传输技术，属于发电、变电或配电的技术领域。

背景技术

微波能量传输(MPT,Microwave Power Transmission)是一种通过电磁波在自由空间内传输电能的技术，是空间太阳能电站开展研究的关键，同时在给平流层飞艇、无人机等高空飞行器和微小型机器人的供电上也有应用前景。由于微波电能是在自由空间内无线传输，传输损耗较小，对传输效率有所影响的只有大气等自然损耗，因此微波技术目前是国内外的研究热点之一，在军事、航空航天等方面有着广阔的发展前景。

微波能量传输系统主要由微波发射端、自由空间以及微波接收端三部分组成。接收端的通用结构如图1所示，包括：接收天线、匹配电路、整流电路、谐波抑制电路和直流负载。微波整流电路是MPT系统的重要组成部分，用于实现微波到直流电能的转换，为负载端供电。对于微波整流电路来说，核心器件就是整流器件，整流器件决定着整流后直流电能的质量以及系统的整流效率。目前的研究大多数使用普通高频肖特基二极管。普通高频肖特基二极管具有低导通电压、低结电容和低导通电阻的优点，具有很好的整流性能，但是它的击穿电压比较小，只适用于小功率微波整流，不能作为大功率输入情况下的整流管。为了能够实现大功率整流，通常会在电路中加入功分器先对功率进行分流，再对每个支路进行肖特基二极管的小功率整流，但是分流器件的加入往往使得电路结构庞大。同时，也有采用有源器件进行大功率整流的研究，不过由于设计复杂并没有在微波段广泛应用。不管是功分器分流研究还是大功率有源整流，都避免不了结构复杂的缺点，有些设计甚至在图1通用结构的基础上继续增加其它功能模块，这些复杂的电路不能适应微波整流电路的小型化、模块化发展需求。采用并联形式的微波整流电路虽然能够提高整流效率，但用于整流支路的高频肖特基二极管因击穿电压低存在整流功率范围受限的缺陷。

本申请旨在提出一种紧凑型大功率微波整流电路，通过接在二极管阳极和阴极上的微带线枝节实现高效的无源滤波。

发明内容

本发明的发明目的是针对上述背景技术的不足，提出了一种紧凑型大功率微波整流电路，该电路根据谐波抑制原理，对非线性二极管器件整流产生的各次谐波进行滤除，同时抵消二极管自身的寄生电容，提高了整流效率，解决了现有微波能量传输系统接收端的整流电路在大功率输入场合下结构复杂的技术问题。

本发明为解决其技术问题采用如下技术方案：

一种紧凑型大功率微波整流电路，包括如下3个部分：

(1)微波输入部分：在微波能量进入整流电路之前，先通过隔直电容滤除直流分量，确保只有交流分量进入整流电路且整流后的直流分量不能回馈到输入端；

(2)微波整流部分：整流器件为GaN肖特基二极管，且加入微带线枝节滤除高次谐波，同时抵消二极管寄生电容，使得效率最大化；

(3)直流输出部分：整流后的能量还带有少量的基波分量，经过微带线枝节滤除基波，使得到达直流端的全为直流能量。