基于GaAs晶体管2.45 GHz大功率微波整流电路

针对基于 GaAs晶体管的大功率微波整流电路,设计了一种应用于大功率微波无线输能系统的整流电路。该大功率微波整流电路基于微带结构,工作频率为2.45 GHz,具有质量轻,整流输出功率大的特点。在不同微波输入功率和负载下进行测量,发现当输入微波功率为30 dBm,负载为38Ω时,整流电路获得了测量过程中最大整流效率的41%;当输入微波功率为34 dBm,负载为23Ω时整流电路得到测量过程中获得的最高直流功率输出28.7 dBm。通过完善和改进电路,可以进一步提高整流的效率,并应用于高功质比的微波整流天线。     

一种基于肖特基二极管的大功率微波整流电路

为满足微波输能的大功率整流要求,提出了一种结合功分器和二极管阵列的整流电路,来提升微波整流电路的功率容量。该方法保持了较高整流效率,提升了整流电路的功率容量。根据需要调节功分器的分支数量,扩展了功率容量的覆盖范围。该电路结构紧凑,形式灵活,简捷高效。依此方法设计的整流电路,当输入功率在36dBm～42dBm时,均取得了大于60％的实测整流效率。在输入功率为41dBm时,整流效率达到了68％。电路的最高功率容量达到了43dBm 。     

一种新型低功率双频微波整流电路

提出一种应用于低功率的双频输入微波整流电路,采用双频匹配网络和直通滤波器分别实现二极管的输入匹配和抑制双频的基频与高次谐波,当输入为1 mW 时,实测结果显示,该整流电路在850 MHz 和1.9 GHz 频率处分别获得了47%和81.4%的整流效率,输出电压分别为0.53 V 和0.70 V,在输入双频信号时输出电压为0.85V,转换效率为60.8%,其低功率输入性能在国内具有先进性,并对RFID、嵌入式传感器电子设备无线输能等领域的应用具有实际参考价值。     

一种2.45 GHz微波二极管整流电路

为了提高用于微波无线功率传输的微波整流效率,本文采用微带结构实现了一个2.45 GHz的微波二极管整流电路.仿真实验结果证明在输入功率约为20 dBm的情况下,获得了大于50%的整流效率.通过完善和改进电路,可以进一步提高整流的效率,并应用于微波整流天线.     

一种基于GaAs FET的S波段功率放大和整流双向电路

设计了一种基于砷化镓场效应管(GaAs FETs)的S波段微波功率放大和整流双向电路,分析了微波功率放大电路与整流电路之间的类似性。利用ADS对其进行仿真,并进行实验验证。该电路具有微波功率放大功能,增益和功率附加效率分别为11.9 dB和55%,输出功率达28.9 dBm。该电路同时具有将微波转换为直流的功能。当电路偏置在C类状态下,微波输入功率为30 dBm,且直流负载为55 Ω时,获得了75.6%的整流效率。电路正向放大反向整流的特性可望应用到双向微波无线能量传输系统中。     

一种紧凑型宽带高效微波整流电路

运用终端短路微带线实现无输入低通滤波器的微波整流电路。该结构串联于整流二极管与地之间,抵消了整流二极管在基频时的容性阻抗,并抑制了谐波电流,因此该整流电路移除了输入低通滤波器和匹配电路,结构和尺寸更加紧凑。理论分析和实验测试表明,本设计在较大输入功率、频率范围内实现了高效整流。实验结果表明,在输入功率12~24 dBm和频率1.48~ 2.02 GHz范围内,整流效率超过70%。当输入功率为21.8 dBm,频率为1.8 GHz时,最高整流效率为83.3%。电路尺寸优于15 mm×20 mm。     

微波无线能量传输中S波段整流电路研究

本文通过对肖特基二极管等效电路模型的建立,分析了二极管的阻抗和微波整流电路的电压,并依据此模型设计了小功率微波整流电路。在此电路基础上,为了扩展电路的功率容量,提出了二极管阵列的思路并设计完成了中小功率以及大功率的微波整流电路。其中,基于单只二极管的微波整流电路最高效率为83．3％,基于二极管阵列的中小功率和大功率微波整流电路最高效率分别为69．4％和68％。三种电路实现10～43dBm的功率覆盖范围,提升了电路的实用价值。     

一种高效的大功率宽带整流电路

提出了一种由π型匹配枝节、整流二极管、直通滤波器组成的高效大功率宽带整流电路。采用2只HSMS-282P肖特基二极管桥设计单级倍压整流电路,使电路在整流效率不下降的情况下提升输入的功率容量;采用π型匹配枝节实现阻抗匹配,使电路具有宽频特性,同时其并联短路枝节可以作为输入滤波器,实现小型化和整流效率的提高。直通滤波器用于抑制基频和二极管非线性产生的高次谐波,以提高整流效率。实测结果表示：在2.05~2.6 GHz带宽内整流效率大于60%;在2.45 GHz工作频率和35 dBm输入功率下,整流电路在330 Ω负载上获得70%的整流效率。该整流电路具有整流效率高、功率容量大、频带宽的特性,可为工程人员设计大功率微波整流电路提供设计指导。     

射频/微波能量收集系统的整流电路研究进展

射频/微波能量收集系统以可持续、环保等优点在无线传感器网络、可穿戴设备等领域具有广泛应用前景。对近年来射频/微波能量收集系统的整流电路的研究进展进行了概述。分析并讨论了整流电路的技术指标和电路结构,分别从器件研究和电路设计两个方面对整流电路的研究进展进行分析、归纳。从原理、性能提升等方面分析具有低的零偏压电阻值的自旋二极管应用于微瓦量级信号整流电路的潜力;从微弱信号整流、宽输入功率范围信号整流、高功率转换效率整流、阻抗去敏感化4个方面分析了整流电路设计的关键问题,归纳出有效的解决途径并对整流电路的发展趋势进行了展望。     

一种用于无线输能的2.45 GHz微带贴片整流天线

为了提高大信号输入下整流天线的整流效率,利用Ansoft Designer仿真软件,设计制作了一种工作在2.45 GHz的微带整流天线,接收天线采用二元串联微带矩形贴片阵列,单元贴片之间引入两个短枝节以调节方向图指向;整流电路采用二极管串联双管倍压电路。实验结果与仿真结果二者吻合良好,实测得到输入功率为100 mW时,微波-直流转换效率达到64%,同单管并联电路相比,大大提高了整流电路的输入功率,使整流天线的实际转换效率更高。     

一种新型双频宽负载整流电路

提出一种新型双频宽负载整流电路,它能有效回收环境中的微波电磁能量.该整流电路主要由阻抗压缩匹配网络、肖特基二极管和低通滤波器构成.其中,阻抗压缩匹配网络由一个L型阻抗调节器和一个Ⅱ型阻抗匹配器组成,该网络能够在200 ～ 4000Ω的负载区间内减小输入阻抗的变化范围,从而提高整流电路的匹配性能.ADS 2017软件仿真...     

Microwave frequency detector at X-band using GaAs MMIC technology

The design,fabrication,and experimental results of an MEMS microwave frequency detector are presented for the first time.The structure consists of a microwave power divider,two CPW transmission lines,a microwave power combiner,an MEMS capacitive power sensor and a thermopile.The detector has been designed and fabricated on GaAs substrate using the MMIC process at the X-band successfully.The MEMS capacitive power sensor is used for detecting the high power signal,while the thermopile is used for detecting the low power signal.Signals of 17 and 10 dBm are measured over the X-band.The sensitivity is 0.56 MHz/fF under 17 dBm by the capacitive power sensor,and 6.67 MHz//μV under 10 dBm by the thermopile.respectively.The validity of the presented design has been confirmed by the experiment.     

具有在片稳定网络的GaAs HBT微波功率管

采用GaAs标准MMIC工艺制作了具有片上RC并联稳定网络的InGaP/GaAs HBT微波功率管单胞.依据K稳定因子,RC网络使功率管在较宽的频带内具有绝对稳定特性.Load-pull测试表明RC网络没有严重影响功率管的大信号特性,在5.4GHz饱和输出功率为30dBm,在11GHz 1dB压缩点输出功率大于21.6dBm.功率合成电路验证了该功率管具有高稳定性,非常适合制作微波大功率HBT放大器.     

具有在片稳定网络的GaAs HBT微波功率管

采用GaAs标准MMIC工艺制作了具有片上RC并联稳定网络的InGaP/GaAs HBT微波功率管单胞.依据K稳定因子,RC网络使功率管在较宽的频带内具有绝对稳定特性.Load-pull测试表明RC网络没有严重影响功率管的大信号特性,在5.4GHz饱和输出功率为30dBm,在11GHz 1dB压缩点输出功率大于21.6dBm.功率合成电路验证了该功率管具有高稳定性,非常适合制作微波大功率HBT放大器.     

使用GaAs MMIC技术的X波段微波频率检测器

The design, fabrication, and experimental results of an MEMS microwave frequency detector are presented for the first time. The structure consists of a microwave power divider, two CPW transmission lines, a microwave power combiner, an MEMS capacitive power sensor and a thermopile. The detector has been designed and fabricated on GaAs substrate using the MMIC process at the X-band successfully. The MEMS capacitive power sensor is used for detecting the high power signal, while the thermopile is used for detecting the low power signal. Signals of 17 and 10 dBm are measured over the X-band. The sensitivity is 0.56 MHz/fF under 17 dBm by the capacitive power sensor, and 6.67 MHz / μV under 10 dBm by the thermopile, respectively. The validity of the presented design has been confirmed by the experiment.     

Experimental study on an S-band near-field microwave magnetron power transmission system on hundred-watt level

A multi-magnetron microwave source, a metamaterial transmitting antenna, and a large power rectenna array are presented to build a near-field 2.45 GHz microwave power transmission system. The square 1 m² rectenna array consists of sixteen rectennas with 2048 Schottky diodes for large power microwave rectifying. It receives microwave power and converts them into DC power. The design, structure, and measured performance of a unit rectenna as well as the entail rectenna array are presented in detail. The multi-magnetron microwave power source switches between half and full output power levels, i.e. the half-wave and full-wave modes. The transmission antenna is formed by a double-layer metallic hole array, which is applied to combine the output power of each magnetron. The rectenna array DC output power reaches 67.3 W on a 1.2 Ω DC load at a distance of 5.5 m from the transmission antenna. DC output power is affected by the distance, DC load, and the mode of microwave power source. It shows that conventional low power Schottky diodes can be applied to a microwave power transmission system with simple magnetrons to realise large power microwave rectifying.     

适用于RFID标签及无线传感器的射频唤醒电路

有效的功耗管理是提升有源RFID标签以及无线传感器节点电池使用寿命的重要方法,一种无源射频唤醒电路可以用来控制标签以及传感器节点的工作状态,使之在外界无线电波控制下进行唤醒状态与休眠状态的切换,与传统周期性唤醒方法相比,该方法减少了大量能量损耗.围绕着提高射频唤醒电路灵敏度的指标,对阻抗匹配网络以及整流电路进行了优化.仿真和测试结果表明该电路在-27.7dBm输入功率下可以产生220mV直流输出.该唤醒电路本身无需耗电,实践表明将其应用在RFID标签及无线传感器节点设计中可显著提升电池使用寿命.     

10 Gb/s电吸收调制器的微波封装设计

在高速光电子器件的微波封装过程中，需要综合考虑封装寄生参数和芯片寄生参数对器件高频性能的影响。利用封装寄生参数对芯片寄生参数的补偿作用，成功实现了10Gb／s电吸收调制激光器（EML）的高频封装。通过封装前后芯片和器件的小信号频率响应测试结果对比，器件的反射参数和传输参数有所改善，3dB带宽达到10GHz；并进行了10Gb／s速率的光纤传输实验，经过40km光纤传输后通道代价不到1dBm（误码率为10^-12），满足10Gb／s长距离光纤传输系统的要求。     

一种低关断功耗的地端关断整流器

基于TSMC 180 nm CMOS工艺,设计了一种采用负压关断的地端关断整流器。将关断时的控制电平从0降到负值,降低了使能管的亚阈值电流。将使能管的工作状态从亚阈值区变为截止区,进一步降低了关断功耗。仿真结果表明,当整流器使能时,该负压地端关断整流器的导通性能与传统地端关断整流器几乎相当。当整流器关断且输入电压幅值为1 V时,关断功耗为-24.0 dBm @953 MHz,与传统地端关断整流器相比,下降了7.5 dBm;与传统短路关断整流器相比,降低了23 dBm,功率转换效率提高了1.9 %。该地端关断整流器能满足射频能量收集系统中整流器低功耗待机的要求。