1. 研究目的与意义（文献综述）

特斯拉在1899年，用实验证明了赫兹的无线电波传输理论以后，微波输能技术——能量以电磁波的形式从系统发射端传输到各接收端，该技术受到了人们的重视，并且得到了快速的发展。目前无线能量传输（wpt）技术已经应用到各个领域，如无线传感器、射频识别技术（rfid）、微波驱动飞行器等。

随着无线能量传输技术的广泛发展，整流电路作为接收端的一个必要组成结构，负责将电磁场能量转换为直流电，作为接受转换能量的电路，它决定了整流效率，直接决定能量的利用率。随着人们对电子器件的研究深入，新型的二极管也被人们所发现，肖特基二极管的出现，为针对高频率的开关电路的出现提供了可能。由于肖特基势垒高度低于pn结势垒高度，故其正向导通门限电压和正向压降都比pn结二极管低（约低0.2v），所以对电压更为敏感，开关特性更好^[1]。这么多年以来，微波输能技术和整流技术的研究是密不可分的，一个高整流效率的整流滤波电路为许多高功率用电器的无线化提供可能。就以rfid技术而言，整流天线就为接收端的能量收集转换模块，作为被动标签而言，是必不可少的部分，也是影响能量转换效率、识别距离、识别正确率的根本原因。微带天线广泛地运用于整流天线之中^[2]。

自brown在19世纪60年代提出了整流的概念且在1963年制作了世界上第一副整流天线后，随着二极管硬件制作的不断进步以及在需求上的增加，人们的注意力开始放在了整流天线的研发，不断提高天线的性能。在设计电路方面，本次设计使用agilent公司的ads2015进行仿真，通过利用其momentum设计微带线的结构，再利用联合仿真提高仿真的精度^[3]。2.4ghz这个频段在大气中传播时不会因为雨雪等自然因素衰减严重，还可以采用小型化天线。对于整流而言在较低频的无线能量传输系统中，如13.56mhz的能量传输，往往可以利用经典的全桥整流技术来获得一个高效率的整流系统^[4]。高频整流利用的肖特基二极管的反向恢复时间只是肖特基势垒电容的充、放电时间，完全不同于pn结二极管的反向恢复时间。由于sbd的反向恢复电荷非常少，故开关速度非常快，开关损耗也特别小，尤其适合于高频应用。

2. 研究的基本内容与方案

随着无线能量传输技术的不断发展，人们对整流天线的效率、尺寸、功能都提出了新的需求，整流天线作为一个重要的接收端利用部分，是微波输能技术的关键技术。本设计的基本内容是设计一个适用于2.4 ghz频率的整流天线的设计，通过设计一款新型的微带结构整流电路，达到较高的整流效率与较好的谐波抑制。

本设计的目标是运用ads进行整流电路的系统仿真，对整流系统的效率进行系统的研究。谐波平衡（hb）法被广泛利用于射频电路的非线性与频域分析，该方法可以直接地获取频域的电压和电流并仿真出稳定状态下的频谱。ads运用了谐波平衡法对并联式整流电路进行分析，在微波和射频仿真有很高的精度，并且通过ads的momentum仿真电路板，可以通过导出snp文件进行联合仿真，使仿真结果更加精确，为制作实物的测量提供了精确的仿真结果，可以与实物的曲线参数进行对比。

本研究的目标是能够设计一款拥有较高利用率，工作频段在2.4 ghz的接收整流电路。拟采用利用单枝节匹配电路，肖特基整流二极管和直通滤波器组成一个新型的整流电路。其中，由于二极管为非线性元件，高次谐波将经过天线辐射流失，所以在整流天线的设计时，要考虑三个方面。首先要注意在基频处有足够低的反射系数，其次要考虑谐波抑制，减小电压和电流的重叠，最后考虑10 dbm输入时输出的阻抗匹配，追求最高的整流效率。直同滤波器可用扇形枝节对基频分量与高次谐波进行谐波抑制，达到ads仿真后得到较好的结果，再经过ads软件仿真后制作实物，利用矢量网络分析仪分析天线的工作频段，测量s₁₁与s₂₁曲线，电压输出及整流效率，对比仿真与实物测量的结果误差，分析原因，撰写报告。

3. 研究计划与安排

第1－3周：查阅相关文献资料，明确研究内容，了解研究所需的基本概念和基础知识。确定方案，完成开题报告。

第4－6周：根据已有研究成果，确定进行本课题研究的基本路线和具体方案。

第7－10周：研习适用于中小功率wet/wpt系统的微带结构整流电路组成类型，包括与此相关的天线馈电技术、商用软件基本使用方法，同步开始进行设计与优化计算。

4. 参考文献（12篇以上）

[1] 童诗白，华成英．模拟电子技术基础（第4版）[m]．北京：高等教育出版社，2006．