用于射頻能量收集的微帶陣列天線的設計研究.pdf

1、隨著電子信息技術的快速發(fā)展，大量微型、低功耗的無線傳感器得到了廣泛應用，采用傳統(tǒng)的有線和電池供電存在著線路復雜和不可持續(xù)的一系列問題，給無線傳感器的供電帶來了挑戰(zhàn)。通過收集環(huán)境中電磁波、太陽能、熱能等能量，并將其轉換為可用電能的能量收集技術，是解決無線傳感器自供電的新方法。其中，射頻能量收集技術因為不受時間和自然條件的限制，成為近幾年的研究熱點。本文針對環(huán)境中的WIFI和4G通信中電磁波信號的能量收集技術，重點研究了微帶陣列收集天線和整

2、流升壓電路的設計，并進行了實驗驗證。本文的工作主要從以下幾個方面展開：
　　1.天線作為射頻能量收集系統(tǒng)的前端，決定了收集系統(tǒng)的最大功率和效率。本文對收集天線設計過程中所要考慮的關鍵技術進行了詳細的分析。分析了所要實現(xiàn)的微帶陣列天線的尺寸計算方法、饋電網(wǎng)絡設計技術以及圓極化技術的實現(xiàn)方法。
　　2.針對環(huán)境中廣泛分布的無線WIFI和4G無線信號，利用天線設計軟件HFSS設計并仿真優(yōu)化了三種陣列天線，包括工作在2.45GHz的

3、2x2切角圓極化天線陣列、工作在2.45GHz的1x4線極化天線陣列、工作在2.6GHz的2x2雙極化陣列天線。
　　3.針對不同頻率的射頻能量收集，設計了工作在2.45GHz和2.6GHz的兩種不同頻率下的整流升壓電路。采用四階整流升壓電路，并利用電磁仿真軟件ADS，在不同的工作頻率和輸入信號的強弱情況下，分別設計了不同的匹配電路，并仿真計算了整流升壓電路的轉換效率，仿真的電路最佳效率達到了77％。
　　4.利用網(wǎng)絡分析儀