技术摘要：
本发明公开了一种一体化射频能量接收装置，属于无线能量传输技术领域。其包括射频整流输出模块和射频能量接收天线阵列；射频整流输出模块为载有射频整流电路的介质板，射频能量接收天线阵列为二元PIFA阵列；二元PIFA阵列包括金属地层以及两个辐射单元，两个辐射单元的  全部
背景技术：
无线携能通信技术可以实现无线信号和射频能量的同时传输，即在与无线设备进 行信息交互的同时，为无线设备提供能量，是一种新型的无线通信类型。无线携能通信中的 射频能量收集技术是无线能量传输的实现技术之一，相较于磁感应式无线能量传输方式， 主要用于实现远距离无线能量传输，提高射频能量收集效率是保证无线射频能量传输的关 键途径。 现有技术中，主要通过整流天线收集射频能量，即将空间中的电磁波收集到接收 端射频电路上，经过整流滤波转换成直流能量进行供电。射频接收天线和整流电路是射频 无线充电系统的关键组成部分，其性能直接关系到射频能量传输系统的输入功率范围、频 率宽带、负载范围、效率和输出电压幅度，进而影响整个射频能量收集系统的经济实用性评 价。 目前，多数射频能量接收系统通过一对SMA接口将占用体积较大的接收天线和整 流电路连接起来，体积较大，形状各异，不利于应用到各种便携式无线电子设备中。如果单 独设计射频接收天线和整流电路，会使得无线电子设备的接收系统变得庞大复杂，并且天 线与高频电路之间的耦合将会影响天线性能和整流电路的效率，从而影响射频能量手机系 统的性能。为此，可将天线和整流电路集成在一起进行设计，这样不仅能大大减小系统的尺 寸和重量，同时还可以有效提高射频转换效率，为无线电子设备提供稳定持续的可用电能。 提高射频能量接收系统整体效率的关键是提高天线接收性能和电路整流效率。针 对提高天线接收性能方面，在通信天线优化中，提高天线增益的主要方法是MIMO技术和阵 列天线技术，该方法同样适用于天线的能量接收领域。单个天线收集射频能量的性能有限， 接收到的射频能量也较低，通过天线阵列设计能够有效提高射频能量采集装置的整体采集 量。申请号为201711078562的中国专利提出了一种一体化、小型化的同轴馈电圆极化整流 天线单元，但该发明中并未考虑阵列组成问题。 总之，现有技术中普遍存在环境射频能量密度不高、射频能量收集整体效率不高 的问题，制约了无线能量传输技术的发展。
技术实现要素：
本发明的目的在于针对现有技术中的上述不足，提供一种一体化射频能量接收装 置，该装置具有集成度高、结构紧凑、体积小巧的特点，其将阵列天线技术应用于整流天线 中，可以有效提高射频能量收集系统的整体效率。 为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为： 一种一体化射频能量接收装置，包括射频整流输出模块和射频能量接收天线阵 列；所述射频整流输出模块为载有射频整流电路的介质板，所述射频能量接收天线阵列为 3 CN 111613889 A 说　明　书 2/5 页 二元PIFA阵列；所述二元PIFA阵列包括位于介质板上表面的金属地层以及位于金属地层上 方的两个结构相同、高度相同的辐射单元，两个辐射单元的对端均向下弯折并分别向各自 方向内勾，两个辐射单元的外端分别通过一短路金属片与所述金属地层连接，此外，两个辐 射单元还分别连接有各自的同轴馈线，所述同轴馈线向下延伸并穿过介质板；两个同轴馈 线分别通过各自的阻抗匹配微带线与各自的射频整流电路连接，两个射频整流电路在输出 端汇聚后连接负载。 进一步的，所述辐射单元上具有两个嵌套的U型镂空槽，且两个U型镂空槽的开口 均朝向本辐射单元的外端，内部U型镂空槽的口部突出于外部U型镂空槽之外。 进一步的，所述辐射单元为矩形，辐射单元的对端和外端分别为矩形的内侧边和 外侧边。 进一步的，所述金属地层上具有T型镂空槽，T型镂空槽的腿部插在两个辐射单元 之间。 进一步的，所述短路金属片位于辐射单元外端上远离所述T型镂空槽顶部的一角 处。 进一步的，所述金属地层为介质板上的覆铜层或固定在介质板上的金属板，所述 辐射单元与金属地层之间设有用于支撑辐射单元的支撑体。 进一步的，所述阻抗匹配微带线具有一个扇形开路支节、一个普通开路支节和一 个短路支节，所述短路支节通过金属化过孔与所述金属地层连接。 进一步的，所述射频整流电路包括输入滤波电容、整流二极管、输出滤波电容以及 升压稳压芯片，输入滤波电容、整流二极管和输出滤波电容构成Greinacher倍压整流电路 结构。 本发明具有如下有益效果： 1、本发明将辐射单元的一端进行折叠，可以减小天线单元占用电路空间的大小， 增加两个辐射单元之间的距离，减小天线单元间的耦合。 2、本发明将射频整流输出模块和射频能量接收天线阵列集成在一起，能够减小射 频能量接收装置的整体尺寸，提高射频能量接收装置的集成度。 3、进一步的，本发明在辐射单元上设置了U型镂空槽，使本发明能够接收三个频率 的射频信号，拓展了本发明的能量接收范围。 4、进一步的，本发明金属地层上还具有T型镂空槽，能够进一步增大天线单元之间 的电距离，提升去耦合的效果。 总之，相对于单天线整流天线，本发明提出的二元阵列在降低天线单元耦合后能 够在整流电路转换效率不变的情况下提高天线增益，进而提高射频到直流的能量转换效 率。此外，低通滤波器、整流二极管、滤波电容和负载等器件设置于介质板上，能够有效减小 射频能量接收系统的整体电路体积。 附图说明 图1是本发明实施例中一体化射频能量接收装置的结构示意图。 图2是图1的俯视图。 图3是本发明实施例中阻抗匹配微带线的结构示意图。 4 CN 111613889 A 说　明　书 3/5 页 图4是本发明实施例中单路射频整流电路的电路原理图。 图5是本发明实施例中两路射频整流电路的电路拓扑图。 图6是现有技术中整流天线的电路原理图。 图7是本发明实施例中辐射单元的回波损耗曲线图。 图8是本发明实施例中天线阵列的阻抗匹配曲线图，图中，实线代表输入阻抗的虚 部，虚线代表输入阻抗的实部。 图9是本发明实施例中辐射单元的总增益方向图，图中，实线和虚线分别代表yz辐 射表面和xz辐射表面的增益方向图。 图中：1、介质板；2、金属地层；21、T型镂空槽；3、辐射单元；31、U型镂空槽；4、短路 金属片；5、同轴馈线；6、支撑体；71、输入端；72、输出端；73、扇形开路支节；74、短路支节； 740、短路端；75、普通开路支节。