射频能量收集系统中圆极化整流天线的设计

发布时间：2021-11-16 03:48

　　射频（Ratio Frequency,RF）能量收集技术能够将自由空间中的射频能量转换为直流电能,为一些低功耗小型设备持续供电。该技术具有环保、成本低廉等优点,可广泛应用于无线传感器网络、物联网等领域中。射频能量收集主要通过整流天线来完成的。针对自由空间中极化方向未知的射频能量,本文研究并实现了小型全向圆极化天线和宽频带圆极化整流天线。首先,设计了一款互补V型缝隙的全向圆极化接收天线。该天线结构刻蚀在单层圆形介质基板上,利用短路过孔将贴片和接地板连接,形成了垂直极化波（E_θ）。在此基础上,在天线上、下贴片引入互补V型缝隙,形成了水平极化波（E_φ）,从而实现了圆极化性能。通过加载互补的V型缝隙,避免了天线有多余的弧形枝节,减小了天线的尺寸。天线工作的频段为5.66-5.84 GHz,3 dB轴比带宽为10.52%（5.4-6.0GHz）,覆盖了5.8 GHz的ISM频段。此外,该天线能够在360?范围内辐射全向圆极化波,因此可用于射频识别、无线局域网、移动通信等系统中。其次,设计了一款宽频的圆极化偶极子整流天线,该天线由偶极子圆极化接收天线和整... 

【文章来源】：山西大学山西省

【文章页数】：70 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

首例整流天线模型

采用缝隙结构实现圆极化性能的整流天线比较多，这种结构既能扩展工作频段，又能加强圆极化性能。文献[7]设计了一种双端口矩形缝隙整流天线，图1.2是天线的模型图，该天线适用于2.4 GHz的ISM频段，有两个隔离度较强的端口，其中一个端口负责接收信号，另一个端口负责传输信号，金属贴片上加载了矩形缝隙，能够实现较宽的工作频带。整流电路采用倍压整流方式，能够在-15.6 dBm的条件下工作。文献[8]提出的缝隙整流天线具有双极化性能，采用电磁耦合馈电的方式，辐射贴片加载了如图1.3所示的U形缝隙，使贴片上的电流产生其他谐振模式，实现宽频带的辐射机制。图1.2 双端口矩形缝隙整流天线[7]图1.3 U形缝隙整流天线[8]文献[9]设计了一款基于共面波导技术的宽频带圆极化整流天线，作者在矩形贴片上开槽

图1.2 双端口矩形缝隙整流天线[7]图1.3 U形缝隙整流天线[8]文献[9]设计了一款基于共面波导技术的宽频带圆极化整流天线，作者在矩形上开槽，使其变成E形辐射贴片，可以在较宽频段内收集能量，工作频率范围7-2.6 GHz。文献[10]提出了一种可应用于射频能量收集系统的圆极化缝隙天线，线通过在圆形贴片中心加载十字交叉缝隙，实现了2.38-2.45 GHz的轴比带宽，增益可达7.345 dBi。文献[11]设计了一款圆极化整流天线，该天线在环形缝隙贴基础上，又在内部圆形贴片上加载了矩形切口，来控制天线的谐振频率，其结

【参考文献】：
期刊论文
[1]宽带圆极化整流天线的研究与设计[J]. 郝宏刚,倪星瑞,龚见国,黄文,陈海雷,杜世淼.  电波科学学报. 2017(04)
[2]宽带圆极化整流天线设计[J]. 吴泽森,邹传云,王文洁.  通信技术. 2017(01)
[3]微波输能技术概述与整流天线研究新进展[J]. 杨雪霞.  电波科学学报. 2009(04)
[4]X波段圆极化整流天线的设计与实验[J]. 杨雪霞,薛玉杰.  上海大学学报(自然科学版). 2007(04)
[5]用于整流天线的口径耦合圆极化微带天线的设计与实验[J]. 蔡鹏,杨雪霞,徐得名.  微波学报. 2005(05)
[6]管道探测微机器人微波输能系统激励装置[J]. 徐长龙,徐君书,徐得名.  上海大学学报(自然科学版). 2000(05)
[7]Ka波段整流天线的时域分析[J]. 李中云,文舸一.  微波学报. 1998(02)
[8]谐波平衡法及其改进[J]. 孔俊宝.  南京邮电学院学报. 1990(02)

硕士论文
[1]宽带圆极化整流天线研究[D]. 蒿连亮.电子科技大学 2014



本文编号：3498091