【环境电磁能量收集模块的基本原理分析概述综述1400字】

环境电磁能量收集模块的基本原理分析概述目录TOC\o"1-3"\h\u22909环境电磁能量收集模块的基本原理分析概述 1173101.1概述 1225881.2环境电磁能量收集模块介绍 1313121.1.1EBG材料的现状 1106241.1.2倍压整流电路的现状 2317671.1.3匹配电路的现状 31.1概述环境电磁能量收集模块的基本结构如下图所示：[1]接收天线可以收集环境中的电磁能量，并将其转化成交流电然后输入到电路中，匹配电路将交流电以最大功率传输到倍压整流电路中，倍压整流电路则可以将交流电转换成直流电，最终输出到负载或超级电容。1.2环境电磁能量收集模块介绍1.1.1EBG材料的现状EBG材料是一种由人类创造出来的具有往复循环结构的材料，它可以透射或反射特定频率的电磁波信号。EBG材料通常可以被分为三个大类：第一类是三维的立体结构，其结构如下图所：[1]介质堆叠结构多层三脚阵列结构第二类是二维的平面结构，其结构如下图所示：[1]蘑菇状表面结构周期排列的金属片结构第三类是一维的传输线，其结构如下图所示：[1]地板开孔的传输线结构左右手传输线结构微带天线一般都会选择金属板作为地板，这也就导致微带天线在接收或发送电磁波的时候金属板上会出现电流，而电流会在地板的边缘处形成辐射波[1]，正如下图所示：[1]天线加载了金属地板天线加载了EBG材料这种在地板的边缘处形成辐射波会导致天线的侧向和背向产生多余辐射，从而提高了天线副瓣的电平[1]，但是也导致天线的増益会下降。由于EBG材料能够抑制在地板的边缘处形成的表面波，所以它可以抑制电流出现在微带天线的金属板上，从而减少了天线的侧向辐射[1]，进而克服了这个难题。正因如此，本文的天线设计将采用EBG材料来作为天线的基板。1.1.2倍压整流电路的现状在一个电路中，当后级电路需要的电压比前级电路能够提供的电压高出整数倍而且所需要的电流也不是很大的时候，倍压电路就可以解决这一个问题。倍压电路就是由反向电压值比较高的二极管和耐压能力较强的电容组成。它只能工作在低电流高电压的条件下，如果它在大电流和高电压的条件下工作，可能会导致电路内的元器件发生过载，从而导致元器件产生损坏[22]。倍压整流电路可以把一个电压值较低的交流电压，转换成一个电压值较高的直流电压[22]。倍压整流电路是通过计算输出电压的数值是输入电压值的数值的多少个整数倍得到的，其中的二倍压整流电路的电路图正如下图所示：当电源的输出电压处在负半周时，D1导通，D2截止。电源向C1进行充电，使得C1上的电压值可以达到电源的输出电压峰值的根号，并且保持不变。然后，当电源的输出电压处在正半周时，D2导通，D1截止。此时，电路中的C1上的电压再加上电源的输出电压同时附加在C2上，并对C2进行充电，使得C2上的电压值可以达到射频信号源的输出电压峰值2倍的根号峰值，并保持不变。1.1.3匹配电路的现状阻抗匹配对电路的整体性能有着极大的的影响，在实现阻抗匹配之后，一个电路就可以实现输出功率的最大化。在低频电路中，阻抗匹配可以使得电路拥有最佳的能量转化效率，而在高频电路中，如果电路不进行阻抗匹配，就可能会导致电磁波在电路内发生严重的反射，从而导致仪器的损坏。常见的LC阻抗匹配电路主要有三种类型，如下所示：L型匹配电路：它的主要优点是电路上的线路排布十分简洁明了，而且总体的制作成本比较低，其缺点是电路的工作频带的带宽会比较窄。Ｌ型匹配电路的配置如下图所示：[1]T型和π型匹配电路：虽然这两