一种应用于2.45GHz的微带整流天线设计
2.2 整流天线整流效率测试
文中所设计的2.45 GHz整流天线实物如图6所示,测试整流天线整流效率过程如下:由Agilent E8257D FSG信号发生器产生2.45 GHz输入信号,经Agilent 8449B前置信号放大器对输入信号放大,由万用表对整流电路输出端电压进行测量。将输入功率从0 dBm到18 dBm逐渐增大,整流电路负载端分别接阻值为200 Ω、250 Ω、300 Ω的电阻,该整流电路的输出电压会随输入功率变化,其变化关系如图7(a)所示,由公式

由图7可知,整流天线的整流效率随着输入功率的加大而逐渐提高,该整流天线在负载为250欧姆时的最大输出电压为3.15 V,最高整流效率为63%;在负载为200欧姆时的最大输出电压为2.75 V,最高整流效率为60%;在负载为300欧姆时的最大输出电压为3.39 V,最高整流效率为61%。
为了测试整流天线的整流电路对不同频率信号的接收整流能力,将信号源的输入频率由2.3 GHz到2.6 GHz以步长0.05 GHz逐渐调节,保持幅度为18 dBm不变,可以得出整流电路整流效率随频率的变化关系如图8所示。
由图8可知,该整流电路在2.45 GHz时整流效率达到最高,为63%,在频率偏离2.45 GHz时,由于整流二极管不能很好的与微带线进行匹配,整流效率下降,整流效果恶化。
3 结论
近年来,应用于低功耗负载的整流天线越来越多地得到了人们的关注,如何减小整流天线的尺寸成为大家研究的重点。本文设计了一种应用于ISM波段的2.45 GHz新型整流天线,通过引入光子晶体结构和缺陷地式结构有效地简化了整流天线的设计,减小了它的尺寸,更加便于系统的集成。通过测试,该整流天线的增益为4.29 dBi。在负载为250欧姆时的最大输出电压为3.15 V,最高整流效率为63%;在负载为200欧姆时的最大输出电压为2.75 V,最高整流效率为60%;在负载为300欧姆时的最大输出电压为3.39 V,最高整流效率为61%。本文设计的整流天线通过引入新型结构有效地减小了整流天线的尺寸,可以对射频识别、无线传感器、微机械系统等低功耗负载进行微波供能。
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