一种采用两级匹配网络的高效超宽带整流器

《IEEE Microwave and Wireless Technology Letters》：A High-Efficiency Ultrawideband Rectifier With Two-Stage Matching Networks

高效超宽带整流器设计采用T型输入匹配网络与电压倍增拓扑，通过两阶段匹配策略实现0.5-4.5GHz宽频带匹配，结合电感电容混合dc-pass滤波器抑制谐波，在27dBm输入功率下0.5-3.1GHz带宽内转换效率超60%，尺寸仅25.9×14.6mm。

　　

摘要：

本文介绍了一种用于无线电力传输（WPT）的高效超宽带整流器。该整流器主要由T型输入匹配网络（IMN）和电压倍增拓扑结构（VDT）组成。采用两级匹配策略来实现超宽带匹配。具体而言，在VDT内部引入了一个由T型网络和串联传输线组成的匹配网络，从而实现整个超宽带范围内的输入匹配。在VDT中，使用集总电容和分布参数电路构建了直流通过滤波器，能够在更宽的频率范围内抑制谐波，有效提高功率转换效率（PCE）。测量结果显示，在输入功率为27 dBm时，该整流器在0.5至4.5 GHz的频率范围内功率转换效率超过50%，在0.5至3.1 GHz的频率范围内超过60%。此外，该整流器的尺寸为25.9×14.6毫米，非常适合实际应用。

引言

近年来，无线电力传输（WPT）技术因其独特的能量传输潜力而受到了广泛关注。在自动化和智能系统中，如无人机、电动汽车和智能工业平台中，追求高效和高功率的无线传输对于确保系统可靠性至关重要[1]。整流器是WPT系统中不可或缺的组件，它能够将接收到的射频能量高效转换为直流电，为电子设备供电[2]、[3]、[4]、[5]、[6]。扩展整流器的工作带宽（BW）具有重要的实际价值，因为它可以提高系统的环境适应性，实现多场景兼容性，并增强在动态WPT环境中的抗频率失谐能力。然而，由于肖特基二极管的非线性特性，整流器在宽带宽范围内保持高效率面临显著挑战。