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射频能量收集技术作为无线能量收集的一种方式,正受到学术界的广泛关注。这种技术主要以电磁能量作为能量源,已经广泛应用于个人医疗保健、射频识别、智能交通管理和环境监控等各种无线传感设备中。整流天线(Rectifying Antenna—Rectenna)作为射频能量收集系统的关键部分,主要由接收天线和整流电路构成,主要功能是将环境中的低输入射频功率转换为可用的直流功率,其整体性能直接决定着整个系统的能量收集效率。本文主要针对当前低输入功率环境中的宽带小型化整流天线的应用需求,对射频能量接收天线和整流电路展开了深入研究,并最终完成了整流天线的设计。首先,基于射频能量收集系统的结构模型及其工作原理,探讨了微带天线的相关理论和几种典型的整流电路模型。此外,详细对比分析了半波整流电路和单阶电压倍压整流电路,分析得出单阶电压倍压整流电路是本文低输入功率整流电路的理想选择。其次,对环境中的射频能量分布情况进行了分析,确定了本文所设计的整流天线的初始工作频段。对于射频能量接收天线,首先基于扇形平面交叉偶极子线极化天线,通过在其辐射贴片和接地板上开花形槽和H形槽,有效地抑制掉了天线在4.5GHz和6.5GHz频段处的二次谐波和三次谐波。该天线的实测结果与仿真结果基本吻合,其阻抗带宽达到了800MHz。针对线极化天线接收射频信号的方向局限性,同时为了进一步增加天线的带宽,设计了基于对数周期结构的宽带圆极化天线。该天线采用对称的梯形片齿对数周期交叉偶极子结构,通过引入90°相位延迟线,精简了天线的馈电结构,实现了1000MHz的阻抗带宽和350MHz的轴比(Axial Ratio—AR)带宽。然后,采用闭合电路法对整流二极管进行了理论分析。同时,基于单阶电压倍压整流电路,对三种常用的肖特基二极管进行了ADS仿真分析,最终选择HSMS-285C作为本文整流电路的整流元件。另外,通过仿真优化得到电容与负载的值分别为100pF、700Ω。先后设计了两种不同频段的低输入功率整流电路,其功率灵敏度均达到了-26dBm,仿真得到的最大RF-to-DC转换效率分别为70%、76.5%。最后,完成了整流天线的实物加工、焊接及测试,测得多频整流电路的最大RF-to-DC转换效率约为75%,实测结果与仿真结果具有较好的一致性。将多频整流电路分别与两款射频能量接收天线连接,在谐波抑制整流天线和宽带圆极化整流天线的负载端,分别获得了108.5mV、139.6mV的输出电压。