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电磁能量收集技术现状及发展趋势

2015-07-28 07:01来源:电气技术关键词:传感器电磁能量整流器收藏点赞

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电磁波的极化是指电磁波的电场强度在空间中的大小和方向随时间的变化方式[60],也会影响电磁波的收集。由于入射电磁波的极化会随着发射源以及周围环境的变化而变化,因而接收天线的多极化设计显得非常有意义。

提出双线性极化的整流天线可以对入射的电磁波在正交的两个极化方向上独立地进行收集和整流,与单一方向的线极化天线相比,提高了整体的效率。

利用双线性的方形贴片,通过两个整流电路分别处理两个极化方向上的电磁波,再在直流端进行组合,实现了双极化的接收天线。圆极化天线因其对极化方向的不敏感,在电磁能量收集系统中更具优势。

提出通过对两个正交模式施加带90度相移的激励,可以实现圆极化。

3.2.2 小型化

对于微带贴片天线,其尺寸通常为工作波长的一半。在低频场合,半波长的尺寸将不利于实际应用。而便携式无线设备的普及,也对天线的小型化提出了更高的要求。

目前已有多种实现微带天线小型化的方法,包括使用高介电常数的介质基板,在基本的贴片形状基础上做改动,将贴片与地层短路以及这几种方法的联合设计。这几种方法可以有效减小接收天线的尺寸,但同时也会带来一些其他问题。

使用高介电常数的介质基板,会降低带宽,同时增加成本和损耗。改变贴片形状会导致部分贴片区域不能得到有效利用。将贴片与地层短路,会造成交叉极化效应,降低带宽。

除了以上几种方式外,最近也有文献采用折叠贴片的方式,在降低尺寸的同时,保证较高的带宽。文献采用将矩形贴片折叠成两层的方式,降低了天线的尺寸,并通过在地层开槽,实现了整体尺寸29%的下降。

3.2.3 阵列化

天线阵列可以有效增加收集电磁波的接收面积,在入射功率密度较低的情况下,提高所收集的电磁功率。

文献比较了两种利用接收天线阵列的系统方案,如图7所示。方案1采用在射频端将天线阵列组合,只需一个反馈网路及相应的整流电路,系统简单。而且由于所有射频功率集中到一个整流电路,可以提高整流效率,但对电磁波的入射角敏感。

原标题:电磁能量收集技术现状及发展趋势
投稿与新闻线索:陈女士 微信/手机:13693626116 邮箱:chenchen#bjxmail.com(请将#改成@)

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