采用并联和串联阻抗补偿技术的带宽扩展型高效整流器

《IEEE Microwave and Wireless Technology Letters》：Bandwidth-Extended High-Efficiency Rectifier Using Shunt and Serial Impedance Compensation

提出新型阻抗匹配技术实现微波整流器宽带高效能量收集，通过边缘和中心频率段阻抗调控及开路 stub 并联电容串联结构优化，实现2.5-4.25 GHz（51.9%）宽频带内转换效率＞70%且插入损耗＜-10 dB。

　　

摘要：

本文介绍了一种采用新型阻抗匹配技术的紧凑型微波整流器，该技术能够扩展其工作带宽。该匹配网络通过控制目标频带边缘和中心的导纳值，实现对宽频率范围内的阻抗调节。通过并联一个开路短截线并串联一个电容，可以显著降低整流二极管的阻抗变化。对所提出的结构进行了理论分析和仿真，并制作了原型机。实验结果表明，该整流器具有51.9%（2.5–4.25 GHz）的宽带宽度，在11 dBm的输入功率下，射频到直流的转换效率超过70%；同时，在该频率范围内，整流器的线性度（S11）也小于–10 dB。

引言

无线电力传输（WPT）和能量收集（EH）是具有前景的微波/射频技术，它们可以延长设备的电池寿命，并适用于有线电源难以获取或无法使用的场景[1]、[2]。近年来，宽带能量收集技术越来越受到关注，这需要使用宽带整流器[3]。此外，WPT系统通常与其他高速通信系统集成，例如同时进行无线信息传输和电力传输（SWIPT）[4]以及无线传感器网络[5]、[6]。因此，人们期望这种整流器不仅具有高转换效率，还具有宽工作带宽[7]、[8]。