高增益射频能量收集天线

摘要

本发明公开了一种高增益射频能量收集天线，包括由上到下尺寸一致且相互贴合的介质覆盖层、介质基板和接地板，其中与介质覆盖层贴合一侧的介质基板上贴附有金属天线贴片，介质基板的中部设有垂直贯穿介质基板的圆柱形金属导体和四个圆柱形孔洞，接地板上设有与圆柱形金属导体底面同心的圆孔。本发明具有更低的回波损耗、良好的阻抗匹配和驻波比以及较高的增益，从而能够高效接收环境中的射频能量。

主权项

高增益射频能量收集天线，其特征在于包括由上到下尺寸一致且相互贴合的介质覆盖层、介质基板和接地板，其中与介质覆盖层贴合一侧的介质基板上贴附有金属天线贴片，介质基板的中部设有垂直贯穿介质基板的圆柱形金属导体和四个圆柱形孔洞，接地板上设有与圆柱形金属导体底面同心的圆孔；所述介质覆盖层的材料为Rogers RO6002，介电常数ε_r＝2.94，厚度d＝0.51mm，长度和宽度均为30mm；所述金属天线贴片的圆形覆盖面的半径为0.1082λ，其中λ＝122mm，λ为2.45GHz射频的波长，厚度为0.02mm，材料为铜，所述介质基板的材料为Rogers RO6010，介电常数ε_r＝10.2，厚度d＝2.54mm，长度和宽度均为30mm，金属天线贴片的中心点与介质基板上表面的中心点位置一致；所述金属天线贴片的设计形状及尺寸满足如下要求，建立平面直角坐标系，将原点(0mm，‑2.5mm)作为起点，(13.75mm，‑2.5mm)为另一端点沿x轴正方向做出一条长为13.75mm的线段一，以点(13.75mm，‑2.5mm)为旋转点，将线段一沿逆时针方向旋转117°，与曲线方程的交点为H(15.45246mm，‑5.84127mm)，以直线y＝‑x为对称轴作镜面对称得到点L(5.84127mm，‑15.45246mm)，再沿线段1与x轴夹角为63°的方向，在坐标轴第四区间内延长到原来的2倍，得到延长线段二，以直线y＝‑x为对称轴作镜面对称得到延长线段三，延长线段二和延长线段三的交点为分别连接点H(15.45246mm，‑5.84127mm)、和L(5.84127mm，‑15.45246mm)、得到线段HW和线段LW，再次将原点(0mm，0mm)作为起点，沿x轴正方向作出一条长为2.5mm的线段，以(2.5mm，‑1.25mm)为第一个曲线的圆心，以(2.5mm，0mm)为一端点，以(3.75mm，‑1.25mm)为另一端点，半径r₁＝1.25mm，作出圆周角为90°，方向为向x轴及y轴正方向凸出的圆弧，以(5mm，‑1.25mm)为第二个曲线的圆心，以(3.75mm，‑1.25mm)为一端点，以(6.25mm，‑1.25mm)为另一端点，半径r₂＝1.25mm，作出圆周角为180°，方向为向y轴负方向凸出的圆弧，然后以(7.5mm，‑1.25mm)为第三个曲线的圆心，以(6.25mm，‑1.25mm)为一端点，以(7.5mm，0mm)为另一端点，半径r₃＝1.25mm，作出圆周角为90°，方向为向x轴负方向及y轴正方向凸出的圆弧，以(7.5mm，‑2.5mm)为第四个曲线的圆心，以(7.5mm，0mm)为一端点，以(10mm，‑2.5mm)为另一端点，半径r₄＝2.5mm，作出圆周角为90°，方向为向x轴及y轴正方向凸出的圆弧；以(13.75mm，‑2.5mm)为第五个曲线的圆心，以(10mm，‑2.5mm)为一端点，以H(15.45246mm，‑5.84127mm)为另一端点，半径r₅＝3.75mm，作出圆周角为117°，方向为向x轴及y轴负方向凸出的圆弧，得到初始图形一，以直线y＝‑x为对称轴，将初始图形一进行镜面对称，得到初始图形二，将线段HW、线段LW、初始图形一和初始图形二合并，得到旋转图形一，将旋转图形一以点为旋转点，顺时针依次旋转36°、72°、108°、144°、180°、216°、252°、288°和324°，分别得到旋转图形二、旋转图形三、旋转图形四、旋转图形五、旋转图形六、旋转图形七、旋转图形八、旋转图形九和旋转图形十，旋转图形一、旋转图形二、旋转图形三、旋转图形四、旋转图形五、旋转图形六、旋转图形七、旋转图形八、旋转图形九和旋转图形十合并，得到封闭图形，将封闭图形的圆形覆盖面半径缩小为原来的0.3666倍得到所需金属天线贴片的设计形状及尺寸，按照设计形状及尺寸裁剪得到金属天线贴片；所述圆柱形金属导体的一端与金属天线贴片连接，圆柱形金属导体的材料为铜，其底面半径r＝0.5mm，厚度d＝2.54mm，圆柱形金属导体与金属天线贴片的连接处圆心与介质基板四条侧边的垂直距离分别为16.59mm、16.59mm、13.41mm和13.41mm；所述介质基板上四个圆柱形孔洞的半径均为0.5mm，四个圆柱形孔洞的圆心连线构成边长为22mm的正方形，该正方形上下边与介质基板上下侧边的垂直距离分别为2.9mm和5.1mm，正方形左右侧边与介质基板左右两侧的垂直距离分别为2mm和6mm，与圆柱形金属导体相对的接地板上圆孔的孔径R＝1.9mm，所述圆柱形金属导体另一端的输出接口与能量管理电路相连，该能量管理电路用于将吸收到的能量进行储存。