一种吸收任意方向线极化入射波的微波能量接收平板的利记博彩app
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种能量接收板，尤其是涉及一种吸收任意方向线极化入射波的微波 能量接收平板。
【背景技术】
[0002] 微波无线能量传输是以真空或大气作为传播媒介，以电磁波的形式远场传输电能 的一类技术，在微波能量传输系统中，接收端接收入射的微波能量，并转换为直流能量，加 以储存与利用。微波能量传输技术不仅在空间太阳能卫星电站、空间飞机器之间的能量传 输等领域具备广阔的应用前景，近些年来还在低功率的传感器与电子产品的供能方面获得 持续关注。
[0003] 随着微电子与无线通信技术的发展，传感器与微型计算设备越发普遍地适用于各 种生产生活应用，遍布于多种复杂环境中，这些小功率电子设备若采用微波方式无线供电， 来替代传统的电池供电方式，可提升设备的易用性与可靠性。由微波能量接收装置接收功 率源发射的微波或周围环境中的电磁波(如通信基站、无线路由器产生的电磁波），并转换 为直流电能供电子设备使用。这些情况下，电磁波的极化方向是多样的，单极化能量接收装 置的吸收能力有限。
【发明内容】
[0004] 为了解决【背景技术】中存在的问题，本发明目的在于提供了一种吸收任意方向线极 化入射波的微波能量接收平板，实现对任意方向线极化电磁波的高效接收。
[0005] 本发明采用的技术方案是：
[0006] 本发明平板包括至少一个亚波长的正方形阵列单元，每个正方形阵列单元从上至 下依次为第一金属薄层、第一介质基板层、第二金属薄层、第二介质基板层、第三金属薄层、 第三介质基板层和第四金属薄层，其中第二介质基板层中间和第三介质基板层中间都含有 带状金属线。所述平板由正方形阵列单元周期性复制延拓而成，所述正方形阵列单元中：
[0007] 第一金属薄层为正方形双线极化贴片，上刻蚀有方形双线极化谐振结构：贴片的 四角向中心均开有径向的条形槽，贴片的中部开有四个条形L形槽，四个条形L形槽的直角 端朝向中心布置形成近"井"字形结构，在贴片上刻蚀有两个金属过孔;第二介质基板层和 第三介质基板层分别设有由带状线构成的第一功率合成网络与第二功率合成网络。
[0008] 第二介质基板层和第三介质基板层均设有多个带状线功率合成电路，第二介质基 板层的带状线功率合成电路输出端级联组成第一功率合成网络，第三介质基板层的带状线 功率合成电路输出端级联构成第二功率合成网络。
[0009] 所述的第三介质基板层中嵌有定向耦合器，第二介质基板层中的第一功率合成网 络和第三介质基板层中的第二功率合成网络的输出端分别与定向耦合器的两个输入端相 连，定向耦合器的两个输出端分别与第一整流电路、第二整流电路的输入端相连，第一整流 电路、第二整流电路的输出端并联输出直流电。
[0010] 所述的两个金属过孔分别为第一金属过孔和第二金属过孔，第一金属过孔和第二 金属过孔各自穿过中间各层分别与第二介质基板层中、第三介质基板层中的带状线功率合 成网络的输入端相连接;第一金属过孔传递垂直极化分量的能量，第二金属过孔传递水平 极化分量的能量。
[0011] 第二金属薄层为镀满的金属铜片底板，中间开两个圆形开口供第一、第二金属过 孔穿过;第三金属薄层为镀满的金属铜片底板，中间开圆形开口供第二金属过孔穿过;第四 金属薄层为金属铜片底板。
[0012] 所述的第一金属过孔位于正方形双线极化贴片竖直中心线的上部，第二金属过孔 位于正方形双线极化贴片水平中心线的左侧部。
[0013] 所述的定向耦合器对功率合成后的水平极化与垂直极化分量进行能量上的重新 分配，输出两路相等功率的能量，分别到第一整流电路、第二整流电路中整流。
[0014] 所述的能量接收平板接收任意方向线极化入射的电磁波，使得两个射频整流电路 的输入功率相等，输出的直流电能相等。
[0015] 所述的能量接收平板为长方形或正方形，由正方形阵列单元向四边周围周期性延 拓而组成。
[0016] 本发明正方形双线极化贴片可以接收线极化波中的水平极化分量与垂直极化分 量，两者分别馈入第一金属过孔与第二金属过孔中，各自经功率合成网络输入到定向耦合 器中，定向耦合器对水平极化与垂直极化分量的能量重新分配，输出两路相等功率的射频 能量，分别整流转换为直流电能。
[0017] 本发明的有益效果是：
[0018] 1)本发明可以实现接收任意方向线极化入射电磁波。任意方向线极化的入射电磁 波被该平板接收后，输入到两个整流电路的射频功率是相等的。整流电路中的整流芯片是 功率敏感的器件，整流电路的性能根据输入射频功率而优化，恒定的射频功率可保证整流 芯片工作在较高的整流效率上，在入射电磁波功率密度一定的情况下，整流电路的输入端 射频功率恒定，故整流效率较高且输出的直流电能基本恒定，无需考虑极化匹配。
[0019] 2)匹配性能好，经过实例仿真验证，由周期阵列构成的能量接收平板在工作频率 上的反射系数为_48dB，口径效率高，微波能量吸收率为97.4%。
[0020] 3)将各个阵列单元接收到的射频能量功率合成，整流电路的输入功率提升，整流 效率增加。
[0021] 4)结构多变，可以针对不同电磁波频率与环境要求设计不同的形状与大小，实现 电磁波能量的高效接收。
[0022] 本发明可广泛应用于当今各种频段与功率级别的微波能量接收与转化等领域。
【附图说明】
[0023]图1是本发明亚波长正方形阵列单元的三维结构示意图。
[0024]图2是亚波长正方形阵列单元的正面示意图。
[0025]图3是微波能量接收板实例的正面示意图。
[0026] 图4是微波能量接收板实例的第一中间层带状线布局的示意图。
[0027] 图5是微波能量接收板实例的第二中间层带状线布局的示意图。
[0028]图中：I.第一金属薄层、2.第一介质基板层、3.第二金属薄层、4.第二介质基板层、 5.第三金属薄层、6.第三介质基板层、7.第四金属薄层、8.第一金属过孔、9.第二金属过孔、 10.第一功率合成网络、11.第二功率合成网络、12.定向耦合器、13.定向耦合器第一输入 端、14.定向親合器第二输入端、15 .定向親合器第一输出端、16.定向親合器第二输出端、 17.第一整流电路、18.第二整流电路。
【具体实施方式】
[0029]以下结合附图和具体实施例，对本发明作进一步说明：
[0030] 如图1所示，本发明平板包括亚波长的正方形阵列单元，每个正方形阵列单元从上 至下依次为第一金属薄层1、第一介质基板层2、第二金属薄层3、第二介质基板层4、第三金 属薄层5、第三介质基板层6和第四金属薄层7,其中第二介质基板层4中间和第三介质基板 层6中间都含有带状金属线。
[0031] 本发明平板具体可由正方形阵列单元周期性复制延拓而成，所述正方形阵列单元 中：如图2所示，第一金属薄层1为正方形双线极化贴片，贴片的四角向中心均开有径向的条 形槽，贴片的中部开有四个条形L形槽，四个条形L形槽的直角端朝向中心布置形成近"井" 字形结构，条形槽的末端位于各自对应的条形L形槽两条直角边的之间，L形槽的两条直角 边分别与X轴与y轴平行，直角顶点位于对角线上。
[0032]第二介质基板层4和第三介质基板层6均设有功率合成网络，由二合一带状线功率 合成电路级联构成。如图4所示，第二介质基板层4中，第一功率合成网络10的输出端通过过 孔与第三介质基板层6中的定向耦合器12的第一输入端口 13相连;如图5所示，在第三介质 基板层6中，第二功率合成网络11的输出端直接与定向耦合器12的第二输入端口 14相连。 [0033]如图5所示，本发明平板中，第三介质基板层6中嵌有定向耦合器12,第一功率合成 网络10和第二功率合成网络11的输出端分别与定向耦合器12的两个输入端相连，定向耦合 器12的两个输出端分别与第一整流电路17、第二整流电路18的输入端相连，第一整流电路 17、第二整流电路18的输出端并联输出直流电。
[0034]本发明在正方形双线极化贴片上刻蚀有两个金属过孔。两个金属过孔分别为第一 金属过孔8和第二金属过孔9，第一金属过孔8和第二金属过孔9各自穿过中间各层分别与第 二介质基板层4、第三介质基板层6中的功率合成网络的输入端相连接;第一金属过孔8传递 垂直极化分量的能量，第二金属过孔9传递水平极化分量的能量。
[0035] 第一金属过孔8位于正方形双线极化贴片竖直中心线的上部，第二金属过孔9位于 正方形双线极化贴片水平中心线的左侧部。
[0036] 正方形双线极化贴片接收线极化波中的垂直极化分量与水平极化分量，分别馈入 第一金属过孔8与第二金属过孔9中。
[0037] 定向耦合器12对功率合成后的水平极化与垂直极化分量进行能量上的重新分配， 输出相等功率的两路能量，分别到第一整流电路17、第二整流电路18中整流。
[0038] 能量接收平板接收任意线极化方向入射的电磁波，使得两个射频整流转换电路的 输入功率相等，输出的直流电能相等。
[0039]如图3所示，能量接收平板为长方形或正方形，由正方形阵列单元向四边周围周期 性延拓而组成。
[0040] 本发明的设计原理如下：
[0041] 本发明基于90度定向親合器的特性设计了上述可接收任意方向极化入射电磁波 的平板结构。由于线极化波可分解为正交的水平极化分量与垂直极化分量，线极化波被双 线极化正方形谐振结构吸收后，垂直与水平分量分别馈入方形贴片中心偏上与