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oe1(光电查) - 科学论文

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  • 一种用于射频能量收集系统的双频高效圆极化整流天线

    摘要： 本文提出一种用于射频能量收集系统的多层圆极化（CP）双频堆叠缝隙/开槽贴片天线及紧凑型整流器。该紧凑双频CP天线通过将开缝圆形贴片（SCP）堆叠在锥形缝隙八边形贴片（TSOP）上方的基板实现小型化。通过在TSOP上堆叠SCP并采用金属过孔连接微带馈线与SCP实现双频圆极化辐射。沿TSOP八边形方向对称嵌入长度差为6.25%的八个锥形缝隙（从贴片中心向外延伸），并在SCP对角轴线上设置两个不等径圆形开槽，从而产生幅度近似相等的双正交模式以实现圆极化波。实测该天线在0.908-0.922 GHz频段增益大于5.2 dBic（峰值5.41 dBic@0.918 GHz），在2.35-2.50 GHz频段增益大于6.14 dBic（峰值7.94 dBic@2.485 GHz），整体体积仅为0.36λo×0.36λo×0.026λo（λo为0.9 GHz自由空间波长）。同时设计、制作并测试了工作于0.9/2.45 GHz双频段的紧凑型复合左右手（CRLH）整流器：其右手传输线（TL）部分由微带线构成，左手传输线部分由集总元件构成。实测整流效率在0.9 GHz达43%，2.45 GHz达39%，对应整流器尺寸为0.18λo×0.075λo×0.0002λo（0.9 GHz频段）。

    关键词： 开槽贴片、堆叠天线、能量收集、整流天线、整流器、圆极化、双频

    更新于2025-09-23 15:23:52

  • 一种用于整流天线的无源SPICE模型

    摘要： 目的——本文旨在提出一种用于表征接收模式下天线的SPICE模型。该模型可用于评估天线与多种不同非线性电路耦合时的性能。所提出的方法特别适用于整流天线应用，因其能比直接耦合全波分析仿真器与每个整流电路的方式更高效地分析不同整流天线配置。设计/方法/途径——该模型运用互易定理计算天线的戴维南等效电路理想电压源，随后采用矢量拟合将模型近似为可转换为电阻、电感及电容电路的有理函数，并添加额外元件以防止数值不稳定。研究发现——通过两个整流天线（一个基于2.45GHz矩形贴片天线，另一个基于平面螺旋天线）展示所提模型的性能。第二个天线的阻抗在频段内具有正负实部，可能导致数值不稳定。研究表明该方法在处理这些可能出现在电路参数化过程中的负电阻值时仍保持稳定。研究局限/意义——该等效SPICE电路模型便于模拟连接天线的非线性电路并进行瞬态分析，降低了天线分析的计算成本，其效率高于涉及全波仿真的方法。这一特性使其成为处理整流天线或任何电路时间常数远长于入射波周期的应用的有趣方案。原创性/价值——对于多数天线应用，可通过无源强制实现电路数值稳定性。但根据天线相位响应，表征其远场特性的阻抗可能出现负实部，此时无源强制将失效。本文通过向模型引入偏移电阻和电流控制电压源解决了数值不稳定问题。

    关键词： 天线，SPICE模型，整流天线，能量收集

    更新于2025-09-23 15:23:52

  • [IEEE 2018 AEIT国际年会 - 意大利巴里（2018.10.3-2018.10.5）] 2018年AEIT国际年会 - 作为太赫兹探测器的固态整流器

    摘要： 我们提出了一种新型固态整流器，与CMOS集成电路兼容，适用于室温下太赫兹辐射的直接转换。该结构构建了一个整流天线，由平面螺旋挤压而成的截头圆锥螺旋体构成，并在一端连接纳米级金属晶须。该晶须延伸至MOS-FET晶体管的栅极。通过栅极下方产生的等离子体波自混频效应实现整流功能。本方案易于与现有成像系统集成，无需采用成本高昂的极小技术节点——因为等离子体波不受栅极尺寸影响。其余电子元件仅需提供必要的集成读出电路。文中给出了自混频过程的理论解释及显示直流电势产生的TCAD仿真结果，并额外展示双势垒整流器结构作为对比探测器。

    关键词： 金属氧化物半导体场效应晶体管（MOS-FET）、整流天线（rectenna）、图像探测器、互补金属氧化物半导体（CMOS）、太赫兹天线（THz antennas）

    更新于2025-09-23 15:23:52

  • 一种采用180纳米SOI CMOS工艺的片上线圈双模射频能量收集系统，适用于毫米级生物医学植入物

    摘要： 本文提出了一种适用于毫米级生物医学植入体的双模能量采集系统，该系统对无线链路参数和负载变化具有免疫性。设计包含多级全波整流器、电源管理单元和低压差稳压器。根据接收的射频功率水平和负载需求，能量传输以连续模式或占空比模式进行。该系统采用180纳米绝缘体上硅（SOI）CMOS工艺制造，含片上线圈在内的有源面积为2.56平方毫米。通过10毫米空气间隙，以434兆赫兹频率从2×2平方厘米的线圈向芯片传输射频能量。所设计的无线链路效率（即外部线圈到片上线圈的功率传输效率）在10毫米空气间隙下最高可达0.68%（-21.7分贝）。当发射射频功率保持在24分贝毫瓦以下时，系统可持续为大于20千欧的电阻负载提供1.08伏直流电压。当采集能量不足以持续驱动负载时，系统切换至占空比模式。测量结果表明，在15分贝毫瓦发射功率水平下，系统能以占空比模式驱动1千欧负载。

    关键词： 电压整流器、毫米级植入物、电源管理、片上线圈、互补金属氧化物半导体（CMOS）、整流天线、低压差（LDO）稳压器、无线电能传输（WPT）

    更新于2025-09-23 15:21:21

  • 《[电气工程讲义] 工程振动、通信与信息处理 第478卷（2018年印度国际能源采集与振动控制国际会议）|| 基于微带天线的无线能量传输能量收集系统设计》

    摘要： 电源驱动科技设备运行。当有线世界显得陈旧过时，向无线电力传输（WPT）转型已势在必行。近期WPT技术在众多领域展现出广泛应用前景，因其解决日常需求的潜力而成为极具吸引力的研究方向，这促使我们深入探索创新高效的能量传输方式。未来WPT技术不可或缺——该技术能以空气为介质、无需导体即可实现电源向任意设备的电能输送。本文提出一种能量收集装置，可将主要来自2.4GHz工业科学医疗（ISM）频段的电磁波转换为直流电，配合微带天线与升压电路实现无线充电。这项新技术可支持移动场景下的手机电池充电，彻底摆脱线缆连接的困扰。

    关键词： 整流天线、无线能量传输、能量收集、无线充电、微带贴片天线

    更新于2025-09-10 09:29:36

  • 宽带圆极化滤波天线

    摘要： 本文由两部分组成。第一部分综述了宽带圆极化滤波天线的研究进展；第二部分提出了一种基于八?；刹ǖ迹‥MSIW）谐振器的新型宽带集成滤波天线设计，适用于整流天线应用。本工作具有三项主要创新贡献：(i) 通过调节该滤波天线中谐振器的外部品质因数和耦合系数，可在天线内部实现具有复数值的最优输入阻抗，从而无需在天线与整流电路之间通常所需的额外阻抗匹配网络；(ii) 相较于传统微带谐振器，采用高Q值EMSIW腔体提升天线增益；(iii) EMSIW谐振器间的耦合间隙同时充当辐射器的馈电结构，使所有馈电结构均位于中间层，背面地平面为完整无缺陷结构。该新型结构设计通过提升前后比增强了天线接收效率。为验证该方法，设计、仿真并制作了两款C波段圆极化集成滤波天线（输入阻抗分别为50Ω和复阻抗）。实测结果表明：所提天线在C波段工作频带宽度超过14.5%，增益高于8dBi；3dB轴比带宽大于8.5%，前后比高于18dB。此外，该复阻抗天线在5.8GHz处与特定整流电路输入阻抗共轭匹配，并实现了二次谐波频率的抑制。

    关键词： 滤波天线、宽带天线、圆极化天线、阻抗匹配、整流天线

    更新于2025-09-09 09:28:46

  • 一种用于能量收集的新型曲折线集成E形整流天线

    摘要： 本文提出了一种新型曲折线集成E形整流天线的设计方案。该整流天线工作于2.2至2.5 GHz的ISM频段，具有可接受的反射系数、增益和电压驻波比参数。采用HFSS 15高频电磁场仿真软件进行设计，选用介电常数为4.4、厚度1.6 mm的FR4环氧材料以实现低成本。整流级采用SMS7630肖特基二极管与集总电路元件构成全波倍压电路实现直流发电。通过高级设计系统(ADS)软件设计了天线与整流器间的阻抗匹配电路，确保能量高效传输至负载。不同负载与输入功率水平下的仿真与实测结果表明，该系统适用于低功耗能量收集应用，可为电子元件及无电池传感器网络供电。

    关键词： 整流天线、曲折线微带天线、射频能量收集

    更新于2025-09-09 09:28:46

  • 通过开发射频能量收集应用的分析模型实现增强的迪克森电压倍增整流天线

    摘要： 由于射频发射源数量不断增加，射频（RF）能量收集技术近年来发展迅速。本文提出了一种针对900MHz频段电压倍增整流器的新型分析模型。该模型通过电压和电流两个主要参数推导整流电路输出特性的方法。设计采用七级迪克森电压倍增整流器结构，选用HSMS 285C肖特基二极管。研究建立了该模型的数学方程，用于求解输出电压与电流值。通过高级设计系统对仿真进行优化后，相应制作了实物系统并在1×10??至1×10?1瓦输入功率范围内进行测试。实验结果表明：当负载为10kΩ、输入功率为10dBm时，可获得5.45V输出电压与1.26×10??A输出电流，转换效率达37.82%。

    关键词： 分析模型、迪克森电压倍增整流器、射频能量收集、整流天线

    更新于2025-09-04 15:30:14

  • [工程技术学会第十二届欧洲天线与传播会议（EuCAP 2018） - 英国伦敦（2018年4月9-13日）] 第十二届欧洲天线与传播会议（EuCAP 2018） - 用于电磁能量收集与无线能量传输的多极化平面偶极子阵列表面

    摘要： 我们提出了一种受印刷非对称金属偶极子元件多层单元结构启发的多极化电磁能量收集表面设计方案。该收集阵列采用双层结构，可协同捕获来自不同入射角度的能量。首先通过分析优化辐射能向交流电的转换效率——每个偶极子在能量收集间隙处连接电阻负载。仿真结果表明，在不同入射角度下辐射转交流的平均效率达90%。作为概念验证，我们制备并实验测量了由3×3个定义多层单元结构的非对称偶极子元件组成的多层阵列，实测获得多种入射极化条件下辐射至直流收集的整体效率为70%。

    关键词： 偶极子阵列、电磁吸收体、无线能量传输、整流天线、能量收集、整流

    更新于2025-09-04 15:30:14