一种频率可重构的双通道通信整流天线的利记博彩app
【技术领域】
[0001] 本发明属于微波输能领域，涉及通信整流天线，具体为一种频率可重构的双通道 通信整流天线。
【背景技术】
[0002] 微波输能技术，即电能不通过输电线传输，而是利用微波进行无线传输的技术。现 代人的日常生活和工作，越来越离不开无线通信，人们希望能够随时随地进行通信，但无线 设备的正常使用离不开持续的电能供应。大量便携式的无线电子设备，给人们的生活和工 作带来了极大的方便，但是持续的电力供应在某些情形下也无法得到满足。比如，植入式医 疗设备能够给患者带来极大的方便，这些医疗设备需要与外界进行信息交换，需要有通信 功能，同时它们所携带的电池也需要补充能量。如果能够将设备的通信功能和能量供应功 能用一种器件来实现，将能够大大减小器件的尺寸和重量，给人们的生活和工作带来极大 的方便。
[0003] 天线是进行无线通信和进行微波无线能量传输必不可少的器件;将天线和整流电 路结合在一起，就构成整流天线，它能够接收电磁波并将其转换成直流电，因此是微波输能 系统的重要器件。若系统中分别设计独立的整流天线和通信天线，则会增加整个系统的体 积和复杂性，增加系统成本;并且，无线设备尺寸有限，整流天线和通信天线的距离很近，将 会产生强烈的互耦，从而影响系统性能。因此，有必要将通信天线和整流天线作为一个整体 来进行研究;若将二者融为一体，研究同时具有通信和整流功能的天线，将成为整流天线新 的发展方向。
[0004] 目前通信整流天线的研究还处于起步阶段，仅有少量公开报道的研究成果。目前 公开报道的通信整流天线可分为两种，一种是单端口天线，另一种是双端口天线。单端口天 线通常只能作为一种天线使用，即或者作为通信天线，或者作为整流天线。双端口天线有两 个端口，一个端口作为通信天线端口，另一个端口作为整流天线端口。
[0005] 单端口 通信整流天线，如文献："A New Circularly Polarized Rectenna for Wireless Power Transmission and Data Communication ·''（Μ· A1 i，G · Yang，and R.Dougal, IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters ,vol.4,pp.205-208, 2005.)中公开一种用于通信系统中的圆极化整流天线，如图1所示;此整流天线的接收天线 为单端口圆极化接收天线，如图1(b);接收天线通过两个交叉的矩形槽实现宽带圆极化性 能，此宽带圆极化接收天线后面可接有一普通的整流电路，完成了射频能量到直流能量的 转换，此整流天线可作为通信系统中的WLAN天线，工作频段为5.15GHZ-5.35GHz，也可作为 5.5GHz的整流天线，当入射功率密度为2.55mW/cm 2，整流天线最大的整流效率为57.3% ;但 此通信整流天线只有一个输出端口，即一个通道，使其只能在一种模式工作，即，或者工作 于通信模式，或者工作于整流模式，且两种模式的工作频率也不相同。
[0006] 双端口通信整流天线，如文献："A Novel Compact Printed Rectenna for Data Communication Systems .，! (X. Yang , C. Jiang , and et. al. , IEEE Transactions on Antennas and Propagation，，vol ·61，no· 5，pp· 2532-2539，2013·)中公开一种双端口通信 整流天线，如图2所示，包含一个高隔离的双端口接收天线和一个普通整流电路，接收天线 为双端口天线，一个端口接整流电路，另一个端口用于通信;该接收天线为缝隙耦合馈电， 两个相互垂直的Η型缝隙提高了两个端口的隔离度，使两个端口相互不受到影响，整流和通 信可以很好地工作;但该通信整流天线的整流模式和通信模式仍然工作在不同的频段，且 天线工作频带窄、天线结构复杂。
[0007] 另一种双端口通信整流天线，通信模式和整流模式的工作频率相同。如文献： "Dual-Fed Antenna for Wireless Power Transmission and Data Communication," (R.Dehbashi,K.Forooraghi,and Z.Atlasbaf, IEEE Antennas and Propagation Society International Symposium,pp·2201-2204,2006·)中公开一种双端口多功能天线，如图3所 示，该天线一个端口用于通信，另一个端口用于微波输能，且两个端口接收信号时，天线都 工作在2.4GHz;但该天线工作频带较窄，同时，两个端口工作时，两通道之间的隔离度很低， 仅有1.5dB，使得两端口仍然无法同时良好地工作。
[0008] 本发明针对现有通信整流天线的不足，提出一种频率可重构的双通道通信整流天 线。通过开关进行天线工作状态的重构，使该通信整流天线的两种模式，即通信模式和整流 模式，可以同时工作在同一个频段，也可同时工作在不同频段。并且，该天线在不同的工作 状态中两种模式之间都具有很高的隔离度。
【发明内容】
[0009] 本发明针对现有通信整流天线的不足，将可重构技术应用到通信整流天线中，提 出一种频率可重构的双通道通信整流天线。通过开关的切换，实现天线的频率重构，使得该 通信整流天线能够适应多种环境，从而大大提高系统性能。
[0010] 为达到上述目标，本发明采用的技术方案为：
[0011] -种频率可重构的双通道通信整流天线，包括一个双端口频率可重构偶极子天线 和一个整流电路;双端口频率可重构偶极子天线由基板、分别位于基板正反面的正面结构 和背面结构构成;所述背面结构包括第三金属臂、宽带巴伦结构及地板，其中第三金属臂通 过宽带巴伦结构与地板连接，对应于宽带巴伦结构，在地板上设置有缺陷地结构(DGS);所 述正面结构包括第一、第二金属臂及馈电网络，第一、第二金属臂连接馈电网络，馈电网络 由馈电枝节、可重构枝节及偏置电路构成，其中馈电枝节连接端口 1、可重构枝节连接端口 2,所述馈电枝节上设置第一隔直电容，所述可重构枝节上设置可调器件，偏置电路正极端 连接于可调器件与端口 2之间，偏置电路负极端连接第二金属臂并与地板相连;可重构枝节 上偏置电路正极端与端口 2之间还设置有第二隔直电容;所述第一、第二金属臂与第三金属 臂对应设置，共同构成可重构偶极子天线;所述的整流电路连接于双端口频率可重构偶极 子天线任一端口。
[0012] 进一步的，所述可调器件优选采用PIN二极管开关、FET三极管开关、MEMS开关或光 控开关，但并不限于上述开关。
[0013] 所述整流电路由依次连接的前置电感、整流二极管、匹配电路和旁路电容构成。
[0014] 所述偏置电路由高阻线和偏置电容构成，所述连接正、负极端的高阻线长度为 4 η为大于或等于0的整数，λ为工作波长。
[0015] 需要说明的是:本发明设计的双端口频率可重构偶极子天线和整流电路通过转接 头进行连接，偶极子天线的介质基板与整流电路的介质基板可以选择相同或不同的材料。 本发明中，馈电枝节上设置的第一隔直电容不仅阻断了直流偏压对馈电枝节及其后续电路 的影响，而且在一定的程度上提升了偶极子馈电枝节的性能。可重构枝节上设置了可调器 件和第二隔直电容;通过调节可调器件的状态，调节偶极子天线的工作状态，使整流天线能 够在不同模式同时进行整流和通信工作;而第二隔直电容位于偏置电路与端口2之间，不仅 避免了直流偏压影响通信系统或整流电路的直流输出，还能确保直流能够通过可调器件， 使可调器件正常工作。整流天线中为减小直流偏置对射频信号的影响，设置了高阻线，它对 射频信号呈现出极高的阻抗，且长度为η是大于或等于〇的整数，λ为工作波长，直 4 流端接地，射频端等效为开路，因此降低了直流偏置信号对射频信号的影响。偏置电容5和 第一、第二隔直电容与高阻线相互配合，大大降低了射频电路与直流偏置电路的相互影响， 使得直流正极能量通过连接正极的高阻线13,可重构枝节，第二金属臂，连接负极的高阻线 14及过孔接地，形成直流回路。类三角形的宽带巴伦结构有效展宽了可重构偶极子天线的 工作带宽;地板上的L型槽4为缺陷地结构(DGS )，它大大提高了两个端口的隔离度。
[0016] 本发明采用可重构技术设计的双通道通信整流天线，天线具有两个端口，从而使 天线同时具有通信通道和整流通道，天线的通信模式和整流天线的整流模式可以同时工 作，互不影响。通过在双端口天线的可重构枝节上设置可调器件，使该天线具有两种工作状 态:一种状态，天线的两个通道都工作在一个相同的频段;而另一种状态，两个通道分别工 作在不同的频段。此外，天线的两个端口均可以连接通信电路或整流电路，即天线的两个通 道均可以作为通信通道或整流通道，且两个通道可以同时工作而