微波无线输电是近几年各组织的研讨热门[1-3]。微波电能传输的一般进程是，运用射频信号源将直流电转换成微波信号，即DC-RF；经过功率放大器（多级）将微波功率放大后辐射至自由空间，再由整流天线接纳微波能量并整流，为负载供给直流电能。无线输电的原理与微波传送信号是相通的，假如运用微波传送能量就必须要有将微波整流为直流的器材，故整流天线应运而生并成为微波输电的关键技能[4]。
微带整流天线由整流电路、滤波器、微带天线组成，这种接纳天线与整流电路相结合，用来将微波转换为直流电平的技能一般称为整流天线技能[5]。微带天线是最近30多年来逐步发展起来的一类新式天线，因其体积小、质量轻、结构简略等长处被广泛运用于射频微波通信接纳体系及其他无线电体系中。现阶段整流电路模型一般有半桥、全桥等整流模型，可是实践运用中，单个二极管的整流形式被认为是最简略、最有用、最经济的整流形式。本文首要介绍了微带整流天线的原理及结构，在此根底上顺次完结了微带整流天线体系各个部分的规划，终究对体系进行仿真与测验，得到了较为抱负的作用。
1 微带整流天线原理及结构
假如将接纳天线等效为内阻为Rs的电压源Vs，则参加输入滤波器与输出滤波器，运用单个抱负整流二极管并联的闭环整流天线电路模型如图1所示[6]。
在整流电路中需求参加滤波器来消除非线性元件(整流二极管)发生的高次杂波对电路的影响。而滤波器的规划并不是简略的通基波、阻谐波，这种办法功率低，且很大一部分微波能量变成热量发出出去。
所以，为进步整流功率，本文选用新式微带整流天线规划办法，输入滤波器截止高次奇次谐波，答应基波与偶次谐波经过，输出滤波器答应直流和偶次谐波经过，截止基波与高次奇次谐波，由于偶次谐波在负载上做功为零，所以输出滤波器答应偶次谐波经过不会对负载发生不良影响[7]。
2.2 整流二极管及匹配电路规划
本文运用的二极管类型为HSMS-282B，SOT323封装，二极管的最大反向电压为15 V，首要对二极管进行扫描，确认在要求的输入功率下二极管反向电压不会超越15 V。运用谐波平衡控件HB、大信号仿真控件LSSP及参数扫描控件PARAMETER SWEEP对二极管的电压—功率扫描，负载为300Ω，扫描成果图如图3所示。成果显现输入功率Pin在-4 dBm～2 dBm时，二极管侧最大反向电压为0.305～0.475 V左右，满意器材要求，一起由Zin1=Zin(S11，PortZ1)计算出Pin=-4 dBm时体系的输入阻抗为Zin=(46.633-j244.508) Ω，需求对其进行阻抗匹配。
2.3 输入低通滤波器规划
运用微带线能够构成的滤波器有许多结构，包含凹凸阻抗滤波器、交指线滤波器、端耦合微带谐振滤波器、平行耦合微带线滤波器、发卡式滤波器、梳状线滤波器等，本文将选用简略的凹凸阻抗方法规划低通滤波器，原理图中两个Term端口的特性阻抗均为抱负的50 ?赘。规划低通滤波器时运用的微带线较多，对此类的原理图规划，运用方针函数控件OPTIM及3个GOAL控件来实时调整各段微带线长度，以满意本文对低通滤波器的规划要求。经500次优化和谐后，可得频率为2.45 GHz时dB(S(1，1))=-29.682，dB(S(2，1))=0；频率为4.05 GHz时dB(S(1，1))=0，dB(S(2，1))=-12.747，均满意规划要求。
2.4 整流天线体系仿真及地图制造
在规划完结微带接纳天线、输入滤波器、二极管整流电路、输出滤波器之后，需求进行整流天线的全体仿真与剖析。由原理图仿真成果可知Pin=-5 dBm时，S(1,1)=-35.999 dB，输入阻抗Zin=Z0×（0.972+j0.014）Ω=（48.6+j0.7）Ω，依据匹配好的原理图来规划PCB地图，运用ADS2009特别功用原理图与地图仿真所得成果如图5所示。
3 试验测验
出于对电路板功能的考量，没有在电路板上镀锡或许阻焊层，为了测验便利，在整流天线结尾参加了一个插针作为直流输出引脚，在整流天线反面焊接一个插针作为接地引脚。
微带整流天线体系的测验运用的器材有：台式电脑一台、MSP430” style=”color: rgb(229, 0, 20); text-decoration: none; font-weight: bold; “>MSP430最小体系（信号源控制电路）、ADF4360射频信号源、驱动级功率放大器模块(将功率放大至20 dBm)、矩形喇叭发射天线、整流天线模块、300 Ω负载、固纬双通道直流电压源GPS-2303C、固纬频谱剖析仪GSP-827及其附件、规范环形天线、同轴线缆及转接头、万用表等。在测验中，改动整流天线与喇叭天线的间隔，寻觅负载的最大电压值，即发射的功率与整流天线的最佳匹配值。在间隔喇叭天线大约10 cm的当地放置整流天线，用万用表丈量负载最大直流电压为0.325 V，由远区传输的傅里斯公式得：
测验成果表明，本文规划的整流天线在小功率微波电能传输体系中是可行的、成功的，且整流天线具有较高的功率，最大为63.4%，关于微波输电研讨具有活跃的试验含义。微波输电体系充分运用了电磁场与电磁波理论，结合实践需求与运用，抛弃传统的有线传输方法，为电能传输供给了一种全新的、无线的方法，可运用于管道机器人、太阳能卫星输电、新能源轿车充电等环境。而作为微波体系中不可或缺的一部分，本文关于矩形微带整流天线的研讨为未来添加微波功率、进步微波整流功率打下了坚实的理论与实践根底。
参考文献
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[5] 邓红雷，孔力.一种有用线极化矩形微带贴片接纳整流天线的仿真规划[J].微波学报，2004，20(4)：68-71，89.
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[7] 张雪松，朱超甫，顾颐.运用微带天线进行近间隔能量传递[J].北京科技大学学报，2003，25(6)：587-590.
