專利名稱：一種接收整流天線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及接收整流天線。
背景技術(shù)：
二十世紀六十年代，為了解決世界對能源需求的日益增加和傳統(tǒng)能源面臨耗盡之間的矛盾，提出了太空太陽能電站的構(gòu)想在太空中，利用安裝在衛(wèi)星上的太陽能電池收集電能，然后再用微波輸電的方式將電能傳輸?shù)降厍颉Ｎ⒉ㄝ旊姷姆绞绞窍劝央娔苻D(zhuǎn)換為微波能量發(fā)射到地球表面，在地表接收微波能量并轉(zhuǎn)換為電能，為用電設(shè)備供電。
接收整流天線是微波輸電系統(tǒng)中的一部分，用來將發(fā)射到地表的微波能量接收并轉(zhuǎn)換為直流或者交流電能。除了可以用于微波輸電系統(tǒng)中，接收整流天線還可以用于向衛(wèi)星和軌道運載工具供電，驅(qū)動無人飛行器，以及向小型便攜設(shè)備供電。
早期的接收整流天線一般設(shè)計為喇叭口天線或者拋物面天線的形式。使用這樣的接收整流天線，加州理工學院在野外完成了1.6千米遠的微波輸電實驗。但是這種天線的缺點主要是體積大、制造成本高，所以缺乏實用性。此后，雷生公司的布朗使用鋁條設(shè)計并制造了微波接收整流天線，天線體積明顯減小，但是鋁條天線仍然過于笨重，而且一旦大規(guī)模實用，將耗費大量的金屬材料。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有接收整流天線體積大、制造成本高、笨重、不利于大規(guī)模制造等缺點，本發(fā)明提出一種采用新結(jié)構(gòu)的印刷電能接收整流天線。這種接收整流天線總量輕，制造方便，非常適于大規(guī)模實用。
本發(fā)明接收整流天線由如下幾部分組成接收天線、整流電路、濾波電路和匹配電路，以上部分都采用印刷電路，整體制作在同一介質(zhì)基片上。本發(fā)明包括微帶天線、帶狀線天線、耦合微帶天線和共面帶線天線等形式。
接收天線用來接收微波能量，接收天線一般設(shè)計為貼片天線形式，采用腔模理論的設(shè)計方法，饋電方式有側(cè)饋式和背饋式兩種。可以根據(jù)實用的需要，設(shè)計為線極化、圓極化、雙極化等極化方式。如果采用線極化方式，微波發(fā)射端天線和接收天線之間要求極化對準；如果不滿足極化對準的條件，一般將接收天線設(shè)計為圓極化或雙極化方式。
整流電路是接收整流天線的核心部分，利用二極管的非線性效應，將微波能量轉(zhuǎn)換為直流能量和小部分的諧波，整流電路結(jié)構(gòu)有主要有橋式全波整流電路和單個二極管半波整流電路兩種。
濾波電路用來抑制整流過程中產(chǎn)生的諧波，將微波能量限制在整流電路范圍內(nèi)，濾波電路包括輸入濾波和輸出濾波兩部分，分別在整流電路的兩端。濾波電路的設(shè)計有兩種常用方案其一是，輸入濾波器讓基波無損耗通過，阻止奇次諧波通過；輸出濾波器讓直流和偶次諧波通過，阻止基波和奇次諧波通過。其二是，輸入濾波器只讓基波通過，阻止諧波通過；輸出濾波器只讓直流通過，阻止基波和諧波通過。
匹配電路用來保證接收天線和整流電路的阻抗匹配，以及整流電路和外接用電設(shè)備之間的阻抗匹配。
本發(fā)明主要有以下優(yōu)點第一，剖面低、體積小、重量輕，具有平面結(jié)構(gòu)，易于和用電設(shè)備共面共形。
第二，接收整流天線整體制作在同一介質(zhì)基片上，適合于用印刷電路技術(shù)大批量生產(chǎn)，成本低。
第三，天線型式和性能多樣化，例如便于獲得圓極化，容易實現(xiàn)雙頻段、雙極化等多功能工作。


附圖是印刷電路接收整流天線的電路連接關(guān)系圖。
具體實施方法以下結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進一步說明。
如圖所示本發(fā)明由如下幾部分組成接收天線1、整流二極管4、濾波電路和匹配電路3，以上部分都采用印刷電路，整個接收整流天線制作在一個介質(zhì)基片上，基片材料為聚四氟乙烯，基片的兩面使用印刷技術(shù)覆蓋上金屬銅薄膜，其中的一面作為接地面8。接收整流天線的工作頻率是5.8GHz。
接收天線1是采用截角型式的圓極化微帶天線，使得接收天線在5.8GHz的工作頻率時有較好的圓極化特性。接收天線采用側(cè)面饋電方式。為了便于阻抗匹配，接收天線1的輸入阻抗和饋線的特性阻抗調(diào)整到相同，并且都只有電阻部分。
直接與接收天線相連的是輸入濾波器2，采用五階的微帶濾波器，作用是使得5.8GHz基波無損耗通過，阻止諧波通過，以防止諧波回流到接收天線1。
本實施例采用單個整流二極管4作為半波整流電路，它將微波能量轉(zhuǎn)換為直流能量和小部分的諧波，和橋式全波整流相比，半波整流的能量轉(zhuǎn)換效率相當，而電路結(jié)構(gòu)卻簡單得多。整流二極管4的型號是HSMS-286；它有兩個引腳，一個和匹配電路3中的微帶線相連，另一個焊接在過孔的焊盤上，也就是和接地面8相連。
輸出濾波器5由一段微帶傳輸線和電容7共同構(gòu)成，電容7也是一個引腳焊接在這一段微帶傳輸線上，另一個焊接在過孔的焊盤上。輸出濾波器5使得直流無損耗通過，阻止基波和諧波通過。于是，微波能量被限制在輸入濾波器2和輸出濾波器5之間。
匹配電路3用來保證接收天線1和整流二極管4之間的阻抗匹配，也就是使得從匹配電路3看過去的輸入阻抗等于天線的輸入阻抗，阻抗匹配的目的是使得用電設(shè)備6得到的直流功率最大；匹配電路3由一段四分之一波長微帶線構(gòu)成。
用電設(shè)備6作為接收整流天線輸出直流功率的負載。當向接收天線1發(fā)射5.8GHz微波時，用電設(shè)備6上就能測量到直流功率，這是由接收整流天線將微波能量轉(zhuǎn)換得到的直流電能。
采用本實施方式的接收整流天線，其能量轉(zhuǎn)換效率可以達到78％。輸出直流的功率密度為每千克59000瓦，而鋁條接收整流天線的輸出功率密度只有每千克5000瓦。
權(quán)利要求
1.一種接收整流天線，其特征在于，包括接收天線[1]、整流電路、濾波電路和匹配電路[3]，上述各部分均采用印刷電路，整個接收整流天線制作在一個聚四氟乙烯基片上，基片的兩面覆蓋上金屬銅薄膜，其中的一面作為接地面[8]。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的接收整流天線，其特征在于，接收天線[1]采用截角型圓極化微帶天線，側(cè)面饋電方式；濾波電路[3]直接與接收天線相連；整流二極管[4]的一個引腳和匹配電路[3]中的微帶線相連，另一個引腳焊接在過孔的焊盤上，和接地面[8]相連；輸出濾波器[5]由一段微帶傳輸線和電容[7]共同構(gòu)成，電容[7]一個引腳焊接在這一段微帶傳輸線上，另一個焊接在過孔的焊盤上；匹配電路[3]由一段四分之一波長微帶線構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的接收整流天線，其特征在于整流電路為全波整流或半波整流。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的接收整流天線，其特征在于接收天線[1]可包括微帶天線、帶狀線天線、耦合微帶天線和共面帶線天線。
全文摘要
一種接收整流天線，其特征在于，包括接收天線[1]、整流電路、濾波電路和匹配電路[3]，上述各部分均采用印刷電路，整個接收整流天線制作在一個聚四氟乙烯基片上，基片的兩面使用覆蓋上金屬銅薄膜，其中的一面作為接地面[8]。本發(fā)明剖面低、體積小、重量輕，具有平面結(jié)構(gòu)，易于和用電設(shè)備共面共形。適合于用印刷電路技術(shù)大批量生產(chǎn)，成本低。天線型式和性能多樣化，便于獲得圓極化，容易實現(xiàn)雙頻段、雙極化等多功能工作。
文檔編號H01Q13/08GK1972075SQ200610164808
公開日2007年5月30日 申請日期2006年12月6日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月6日
發(fā)明者胡浩, 鄧紅雷, 孔力 申請人:中國科學院電工研究所