本文關(guān)鍵詞：雙頻微波整流電路研究

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【摘要】：隨著物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展,其核心無線傳感技術(shù)發(fā)展迅速,而作為無線傳感技術(shù)的重要載體無線傳感器及其他無線器件卻一直面臨一個巨大的難題:供能續(xù)航。目前而言,已經(jīng)提出的供能方式有太陽能電池供電、利用震動產(chǎn)生的能量供電以及熱能供電等,但這些供電方法都有其各自的局限性。相比之下,利用環(huán)境微波能量收集技術(shù),將周圍環(huán)境中分布的各種微波能量收集起來,給各種傳感器供電具有更大優(yōu)勢。環(huán)境微波能量收集技術(shù)脫胎于微波能量傳輸(MPT)技術(shù),主要通過MPT技術(shù)的接收模塊——整流天線實現(xiàn)。整流天線技術(shù)應(yīng)用非常廣泛,但在環(huán)境微波收集方面卻一直面臨兩個困境。其一,通過接收天線接收到的環(huán)境微波能量較為微弱,導(dǎo)致后端整流電路輸入功率很低,難以達到高效整流。其次,整流電路整流后輸出電壓過低,難以收集利用。本文通過設(shè)計一種低功率輸入下的雙頻微波整流電路,嘗試對這兩個問題進行研究改善。文章的主要內(nèi)容如下:通過研究微波整流電路的基本原理,了解幾種不同的整流結(jié)構(gòu),并進行分析對比,總結(jié)其優(yōu)劣,掌握整流電路的設(shè)計思路與方法。再通過對整流二極管工作時的電壓電流特性進行公式推導(dǎo),研究整流二極管各個參數(shù)對整流電路性能的影響,得出整流二極管在低功率輸入下高效整流的基本參數(shù)要求以及二極管輸入阻抗和電路整流效率的計算公式,為低功率輸入的整流電路設(shè)計打好基礎(chǔ)。通過研究阻抗匹配的相關(guān)原理,對幾種基本的阻抗匹配方式進行了掌握,重點關(guān)注了雙頻阻抗匹配的實現(xiàn)方法,并用ADS進行仿真分析,通過一種∏型雙頻阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)設(shè)計方法實現(xiàn)整流二極管在850 MHz和1900 MHz上的雙頻阻抗匹配,以此將微波整流電路的工作頻率拓寬到850 MHz和1900 MHz上,實現(xiàn)雙頻微波整流。使用ADS軟件對設(shè)計出的低功率輸入雙頻微波整流電路進行仿真驗證,得出結(jié)果,該整流電路,可同時工作于850 MHz和1900 MHz。在輸入為1 mW的情況下,分別在850 MHz和1900 MHz取得了輸出電壓0.66 V整流功率72.6%和輸出電壓0.64 V整流功率68.1%的仿真結(jié)果。將電路制成實物后,同樣輸入1 m W射頻功率,在頻率850 MHz輸出電壓為0.53 V整流效率47%,在頻率1900 MHz輸出電壓為0.7 V整流效率81.4%。當雙頻同時輸入1 mW,整流電路輸出電壓可高達0.85 V。
【關(guān)鍵詞】：微波能量傳輸 整流電路 雙頻 阻抗匹配 整流天線
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TM461
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 第一章 緒論11-26
• 1.1 研究背景與意義11-12
• 1.2 MPT技術(shù)概述12-17
• 1.2.1 MPT技術(shù)簡介12-14
• 1.2.2 MPT技術(shù)歷史與發(fā)展14-16
• 1.2.3 MPT技術(shù)的應(yīng)用16-17
• 1.3 整流天線概述17-22
• 1.3.1 整流天線簡介17-19
• 1.3.2 整流天線的發(fā)展19-22
• 1.4 國內(nèi)研究現(xiàn)狀22-23
• 1.5 論文主要研究內(nèi)容23-26
• 1.5.1 論文研究依據(jù)23-24
• 1.5.2 論文研究工作24-26
• 第二章 微波整流電路及阻抗匹配理論基礎(chǔ)26-52
• 2.1 整流電路原理與結(jié)構(gòu)26-30
• 2.1.1 整流電路原理26-28
• 2.1.2 整流電路結(jié)構(gòu)28-30
• 2.2 二極管整流原理30-35
• 2.3 阻抗匹配35-37
• 2.4 單頻阻抗匹配37-40
• 2.4.1 集總參數(shù)元件匹配網(wǎng)絡(luò)37-39
• 2.4.2 分布參數(shù)元件匹配網(wǎng)絡(luò)39-40
• 2.5 雙頻阻抗匹配40-49
• 2.5.1 雙傳輸線雙頻阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)41-44
• 2.5.2 基于∏型結(jié)構(gòu)的雙頻阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)44-49
• 2.6 使用軟件與儀器介紹49-50
• 2.6.1 ADS簡介49
• 2.6.2 使用儀器簡介49-50
• 2.7 本章小結(jié)50-52
• 第三章 單頻微波整流電路的設(shè)計與仿真52-69
• 3.1 傳統(tǒng)微波整流電路仿真研究52
• 3.2 傳統(tǒng)直通濾波器設(shè)計52-54
• 3.3 二極管選型及整流結(jié)構(gòu)選擇54-61
• 3.3.1 整流二極管選擇的理論分析54-55
• 3.3.2 整流結(jié)構(gòu)的仿真選擇55-57
• 3.3.3 整流二極管的仿真挑選57-61
• 3.4 阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)61-64
• 3.5 整流電路的仿真與分析64-68
• 3.6 本章小結(jié)68-69
• 第四章 雙頻微波整流電路的設(shè)計與實現(xiàn)69-84
• 4.1 雙頻微波整流電路設(shè)計流程69
• 4.2 直通濾波器設(shè)計69-73
• 4.3 二極管選型及整流結(jié)構(gòu)選擇73-75
• 4.3.1 整流二極管的選擇73
• 4.3.2 整流結(jié)構(gòu)的選擇73-75
• 4.4 雙頻阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)75-76
• 4.5 整流電路的仿真與實測分析76-82
• 4.5.1 整流電路仿真結(jié)果與分析76-79
• 4.5.2 整流電路實測結(jié)果與分析79-82
• 4.6 本章小結(jié)82-84
• 第五章 結(jié)論84-86
• 5.1 結(jié)論84-85
• 5.2 展望85-86
• 致謝86-87
• 參考文獻87-91
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果91-92

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