一種無(wú)線輸能接收裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種無(wú)線輸能接收裝置，包括基板、線極化電磁能量接收機(jī)構(gòu)以及匹配負(fù)載，所述基板上設(shè)置有通孔，所述線極化電磁能量接收機(jī)構(gòu)由彎曲的銅導(dǎo)線構(gòu)成，所述銅導(dǎo)線包括一體成型的第一段、第二段以及第三段，所述第一段貫穿所述通孔并與位于所述基板下表面的所述匹配負(fù)載相連，所述線極化電磁能量接收機(jī)構(gòu)與所述匹配負(fù)載構(gòu)成LC振蕩回路，所述第一段的長(zhǎng)度大于所述第三段的長(zhǎng)度，所述第二段的長(zhǎng)度小于所述基板的較長(zhǎng)邊的長(zhǎng)度，所述基板的下表面為等效地平面。本發(fā)明提供的一種無(wú)線輸能接收裝置，能夠提高對(duì)電磁能量的采集效率，以提高無(wú)線輸能的效率。
【專利說(shuō)明】
一種無(wú)線輸能接收裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及電磁技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種無(wú)線輸能收接收裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來(lái)，空間太陽(yáng)能傳輸(Solar Power Transmiss1n，SPT)和微波無(wú)線輸能(WPT)越來(lái)越受到人們的重視，電磁能量采集是其中一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。目前，微波無(wú)線輸電技術(shù)主要應(yīng)用在架設(shè)導(dǎo)線不切實(shí)際或架設(shè)導(dǎo)線輸電風(fēng)險(xiǎn)較大、成本較高的一些場(chǎng)合，如高空永久作業(yè)平臺(tái)、大規(guī)模無(wú)線傳感節(jié)點(diǎn)的供電等，從而導(dǎo)致無(wú)線輸能的效率較低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種無(wú)線輸能接收裝置，能夠提高對(duì)電磁能量的采集效率，以提高無(wú)線輸能的效率。
[0004]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種無(wú)線輸能接收裝置，包括基板、線極化電磁能量接收機(jī)構(gòu)以及匹配負(fù)載，所述基板上設(shè)置有通孔，所述通孔與所述基板的左側(cè)邊緣以及所述基板的右側(cè)邊緣之間的距離相等，所述線極化電磁能量接收機(jī)構(gòu)由彎曲的銅導(dǎo)線構(gòu)成，所述銅導(dǎo)線包括一體成型的第一段、第二段以及第三段，其中，所述第二段的首尾分別銜接所述第一段和所述第三段，所述第一段與所述第三段均與所述基板的上表面垂直，所述第二段與所述基板的上表面平行，所述第一段貫穿所述通孔并與位于所述基板下表面的所述匹配負(fù)載相連，所述線極化電磁能量接收機(jī)構(gòu)與所述匹配負(fù)載構(gòu)成LC振蕩回路，所述第一段的長(zhǎng)度大于所述第三段的長(zhǎng)度，所述第二段的長(zhǎng)度小于所述基板的較長(zhǎng)邊的長(zhǎng)度，所述基板的下表面為等效地平面。
[0005]進(jìn)一步地，所述第二段在所述基板上表面的投影與所述基板的較長(zhǎng)邊相平行。
[0006]進(jìn)一步地，所述基板的較長(zhǎng)邊長(zhǎng)度為所述基板的較短邊長(zhǎng)度的兩倍。
[0007]進(jìn)一步地，所述基板的較長(zhǎng)邊長(zhǎng)度為28毫米，所述基板的較短邊長(zhǎng)度為14毫米，所述基板的尚為3暈米。
[0008]進(jìn)一步地，在所述第一段與所述通孔的內(nèi)壁之間還填充有絕緣材料。
[0009]進(jìn)一步地，所述匹配負(fù)載的阻值為50歐姆。
[0010]由以上本發(fā)明提供的技術(shù)方案可見(jiàn)，本發(fā)明中的線極化電磁能量接收機(jī)構(gòu)，能夠通過(guò)改變結(jié)構(gòu)尺寸大小使得接收諧振頻率可調(diào)。因此，本發(fā)明提供的無(wú)線輸能接收裝置具有很好的可調(diào)性;此外，所述的匹配負(fù)載將所述線極化電磁能量接收機(jī)構(gòu)和等效地平面相連，從而實(shí)現(xiàn)回路導(dǎo)通，通過(guò)調(diào)節(jié)匹配負(fù)載的阻值大小可以改變所述裝置的諧振點(diǎn)，使得匹配負(fù)載能夠高效接收到電磁能量，實(shí)驗(yàn)測(cè)得所述匹配負(fù)載接收無(wú)線電磁能量的效率達(dá)99%以上;再者，本發(fā)明中的線極化電磁能量接收機(jī)構(gòu)能夠進(jìn)行周期性擴(kuò)展，使得結(jié)構(gòu)靈活多變，當(dāng)單元周期數(shù)增加時(shí)，電磁能量接收效率變大，易于實(shí)現(xiàn)應(yīng)用量產(chǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1為本發(fā)明中無(wú)線輸能接收裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012]圖2為本發(fā)明中無(wú)線輸能接收裝置的側(cè)視圖；
[0013]圖3為本發(fā)明中無(wú)線輸能接收裝置的回波損耗；
[0014]圖4為本發(fā)明中無(wú)線輸能接收裝置在不同頻段處匹配負(fù)載吸收效率的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本申請(qǐng)中的技術(shù)方案，下面將結(jié)合本申請(qǐng)實(shí)施方式中的附圖，對(duì)本申請(qǐng)實(shí)施方式中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施方式僅僅是本申請(qǐng)一部分實(shí)施方式，而不是全部的實(shí)施方式?；诒旧暾?qǐng)中的實(shí)施方式，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其它實(shí)施方式，都應(yīng)當(dāng)屬于本申請(qǐng)保護(hù)的范圍。
[0016]圖1為本發(fā)明中無(wú)線輸能接收裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明中無(wú)線輸能接收裝置的側(cè)視圖。請(qǐng)參閱圖1和圖2，所述無(wú)線輸能接收裝置，包括基板1、線極化電磁能量接收機(jī)構(gòu)以及匹配負(fù)載(未示出)，所述基板I上設(shè)置有通孔(未示出)，所述通孔與所述基板I的左側(cè)邊緣以及所述基板I的右側(cè)邊緣之間的距離相等，所述線極化電磁能量接收機(jī)構(gòu)由彎曲的銅導(dǎo)線構(gòu)成，所述銅導(dǎo)線包括一體成型的第一段21、第二段22以及第三段23，其中，所述第二段22的首尾分別銜接所述第一段21和所述第三段23，所述第一段21與所述第三段23均與所述基板I的上表面垂直，所述第二段22與所述基板I的上表面平行，所述第一段21貫穿所述通孔并與位于所述基板I下表面的所述匹配負(fù)載相連，所述線極化電磁能量接收機(jī)構(gòu)與所述匹配負(fù)載構(gòu)成LC振蕩回路，所述第一段21的長(zhǎng)度h大于所述第三段23的長(zhǎng)度g，所述第二段22的長(zhǎng)度b小于所述基板I的較長(zhǎng)邊的長(zhǎng)度L，所述基板I的下表面為等效地平面。
[0017]在本實(shí)施方式中，所述基板I采用銅材料基板，此材質(zhì)的基板特點(diǎn)是造價(jià)低，能夠?qū)⑽盏哪芰扛玫霓D(zhuǎn)化為可用的能量。所述匹配負(fù)載的作用是將線極化電磁能量接收機(jī)構(gòu)和基板相連，并且將所述線極化電磁能量接收機(jī)構(gòu)接收到的能量更好的轉(zhuǎn)換到匹配負(fù)載上。同時(shí)，所述匹配負(fù)載具有調(diào)諧作用，直接影響所述裝置的諧振點(diǎn)頻率。所述基板的下表面可以等效為地平面，所述線極化電磁能量接收機(jī)構(gòu)和匹配負(fù)載可以等效為L(zhǎng)C振蕩回路。
[0018]在本實(shí)施方式中，所述線極化電磁能量接收機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)在于該機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單易加工，工作在2.45GHz且具有非常高的接收效率，通過(guò)改變接收機(jī)構(gòu)的尺寸大小可以方便的調(diào)節(jié)諧振頻率，具有良好的可調(diào)性。工作于2.45GHz的線極化電磁能量接收機(jī)構(gòu)可以為一種基于線極化的周期結(jié)構(gòu)，能很好地諧振產(chǎn)生較強(qiáng)的表面電流，從而將每個(gè)電磁能量接收機(jī)構(gòu)上諧振產(chǎn)生的表面電流導(dǎo)出，通過(guò)匹配負(fù)載的方式將每個(gè)電磁能量接收機(jī)構(gòu)的電流消耗在負(fù)載電阻上，實(shí)現(xiàn)回路導(dǎo)通。
[0019]在本申請(qǐng)一優(yōu)選實(shí)施方式中，所述第二段在所述基板上表面的投影與所述基板的較長(zhǎng)邊相平行。
[0020]在本申請(qǐng)一優(yōu)選實(shí)施方式中，所述基板的較長(zhǎng)邊長(zhǎng)度為所述基板的較短邊長(zhǎng)度的兩倍。
[0021]在本申請(qǐng)一優(yōu)選實(shí)施方式中，所述基板的較長(zhǎng)邊長(zhǎng)度為28毫米，所述基板的較短邊長(zhǎng)度為14毫米，所述基板的高為3毫米。
[0022]在本申請(qǐng)一優(yōu)選實(shí)施方式中，在所述第一段與所述通孔的內(nèi)壁之間還填充有絕緣材料3，所述絕緣材料例如可以為四氟乙烯。
[0023]在本申請(qǐng)一優(yōu)選實(shí)施方式中，所述匹配負(fù)載的阻值為50歐姆。
[0024]在實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景中，所述線極化電磁能量接收機(jī)構(gòu)與所述匹配負(fù)載可以將諧振點(diǎn)位于2.45GHz，從而可以高效地吸收2.45GHz的電磁能量。在本實(shí)施方式中，入射波的電場(chǎng)方向應(yīng)與線極化電磁能量接收機(jī)構(gòu)上的諧振壁相平行，從而達(dá)到最強(qiáng)諧振效果。當(dāng)線極化電磁能量接收機(jī)構(gòu)諧振時(shí)，在線極化電磁能量接收機(jī)構(gòu)表面產(chǎn)生表面電流，表面電流通過(guò)諧振壁導(dǎo)出，通過(guò)匹配負(fù)載收集每個(gè)線極化電磁能量接收機(jī)構(gòu)的導(dǎo)出電流，從而使得匹配負(fù)載能夠高效的獲得電磁能量。
[0025]在本實(shí)施方式中，所述匹配負(fù)載位于所述基板的下表面，其作用是將2.45GHz的線極化電磁能量接收機(jī)構(gòu)和基板相連，將所述裝置接收到的能量更好的轉(zhuǎn)換到匹配負(fù)載上，匹配負(fù)載的阻值為50歐姆。由圖4可見(jiàn)，匹配負(fù)載在2.45GHz處達(dá)到最大接收效率，最大接收效率為99%。
[0026]請(qǐng)參閱圖3，本實(shí)施方式中的線極化電磁能量接收機(jī)構(gòu)的中心諧振頻率2.45GHz的回波損耗達(dá)到了-24.2dB，表明此線極化電磁能量接收機(jī)構(gòu)的匹配良好。
[0027]如圖1和圖2所示，線極化電磁能量接收機(jī)構(gòu)和匹配負(fù)載在結(jié)構(gòu)上具有對(duì)稱性，能夠進(jìn)行擴(kuò)展應(yīng)用并且可以通過(guò)諧振壁將線極化電磁能量接收機(jī)構(gòu)的表面電流導(dǎo)入匹配負(fù)載。實(shí)驗(yàn)表明，匹配負(fù)載的阻值在50歐姆時(shí)具有良好的匹配特性。
[0028]由以上本發(fā)明提供的技術(shù)方案可見(jiàn)，本發(fā)明中的線極化電磁能量接收機(jī)構(gòu)，能夠通過(guò)改變結(jié)構(gòu)尺寸大小使得接收諧振頻率可調(diào)。因此，本發(fā)明提供的無(wú)線輸能接收裝置具有很好的可調(diào)性;此外，所述的匹配負(fù)載將所述線極化電磁能量接收機(jī)構(gòu)和等效地平面相連，從而實(shí)現(xiàn)回路導(dǎo)通，通過(guò)調(diào)節(jié)匹配負(fù)載的阻值大小可以改變所述裝置的諧振點(diǎn)，使得匹配負(fù)載能夠高效接收到電磁能量，實(shí)驗(yàn)測(cè)得所述匹配負(fù)載接收無(wú)線電磁能量的效率達(dá)99%以上;再者，本發(fā)明中的線極化電磁能量接收機(jī)構(gòu)能夠進(jìn)行周期性擴(kuò)展，使得結(jié)構(gòu)靈活多變，當(dāng)單元周期數(shù)增加時(shí)，電磁能量接收效率變大，易于實(shí)現(xiàn)應(yīng)用量產(chǎn)。
[0029]上面對(duì)本申請(qǐng)的各種實(shí)施方式的描述以描述的目的提供給本領(lǐng)域技術(shù)人員。其不旨在是窮舉的、或者不旨在將本發(fā)明限制于單個(gè)公開(kāi)的實(shí)施方式。如上所述，本申請(qǐng)的各種替代和變化對(duì)于上述技術(shù)所屬領(lǐng)域技術(shù)人員而言將是顯而易見(jiàn)的。因此，雖然已經(jīng)具體討論了一些另選的實(shí)施方式，但是其它實(shí)施方式將是顯而易見(jiàn)的，或者本領(lǐng)域技術(shù)人員相對(duì)容易得出。本申請(qǐng)旨在包括在此已經(jīng)討論過(guò)的本發(fā)明的所有替代、修改、和變化，以及落在上述申請(qǐng)的精神和范圍內(nèi)的其它實(shí)施方式。
[0030]本說(shuō)明書中的各個(gè)實(shí)施方式均采用遞進(jìn)的方式描述，各個(gè)實(shí)施方式之間相同相似的部分互相參見(jiàn)即可，每個(gè)實(shí)施方式重點(diǎn)說(shuō)明的都是與其他實(shí)施方式的不同之處。
[0031]雖然通過(guò)實(shí)施方式描繪了本申請(qǐng)，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員知道，本申請(qǐng)有許多變形和變化而不脫離本申請(qǐng)的精神，希望所附的權(quán)利要求包括這些變形和變化而不脫離本申請(qǐng)的精神。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種無(wú)線輸能接收裝置，包括基板、線極化電磁能量接收機(jī)構(gòu)以及匹配負(fù)載，其特征在于，所述基板上設(shè)置有通孔，所述通孔與所述基板的左側(cè)邊緣以及所述基板的右側(cè)邊緣之間的距離相等，所述線極化電磁能量接收機(jī)構(gòu)由彎曲的銅導(dǎo)線構(gòu)成，所述銅導(dǎo)線包括一體成型的第一段、第二段以及第三段，其中，所述第二段的首尾分別銜接所述第一段和所述第三段，所述第一段與所述第三段均與所述基板的上表面垂直，所述第二段與所述基板的上表面平行，所述第一段貫穿所述通孔并與位于所述基板下表面的所述匹配負(fù)載相連，所述線極化電磁能量接收機(jī)構(gòu)與所述匹配負(fù)載構(gòu)成LC振蕩回路，所述第一段的長(zhǎng)度大于所述第三段的長(zhǎng)度，所述第二段的長(zhǎng)度小于所述基板的較長(zhǎng)邊的長(zhǎng)度，所述基板的下表面為等效地平面。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述第二段在所述基板上表面的投影與所述基板的較長(zhǎng)邊相平行。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述基板的較長(zhǎng)邊長(zhǎng)度為所述基板的較短邊長(zhǎng)度的兩倍。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，所述基板的較長(zhǎng)邊長(zhǎng)度為28毫米，所述基板的較短邊長(zhǎng)度為14毫米，所述基板的高為3毫米。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，在所述第一段與所述通孔的內(nèi)壁之間還填充有絕緣材料。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述匹配負(fù)載的阻值為50歐姆。
【文檔編號(hào)】H02J50/20GK105827024SQ201610349653
【公開(kāi)日】2016年8月3日
【申請(qǐng)日】2016年5月23日
【發(fā)明人】王身云, 徐鵬
【申請(qǐng)人】南京信息工程大學(xué)