整流天线是微波输电的关键技术之一，微带贴片整流天线接收面积大，易于共形，但二极管和电容需要通过过孔和地连接，设计加工不方便【l五 ；微带振子整流天线具有平行结构，整流所用的二极管和电容可以方便地置于微带耦合线上【3】，避免了钻孔，易于大规模生产。但微带振子天线输人阻抗与基片的厚度、基片介电常数、天线的工作频率等密切相关。文献【3】给出了半波振子输入阻抗与基片厚度的关系，基片型号一定时，天线的输人阻抗与基片的高度直接相关，当基片的高度与波长相比很小时，得到天线的输人阻抗值很小。在外部空间微波无线输电时，由于真空中高频微波的衰减很低，可以使用较高的频率，如35 ghz，由于波长较短，基片厚度的选择范围较大，可以得到所需的天线的输入阻抗，如文献【2】就设计了一种35 ghz的微带半波振子整流天线。但当基片的厚度与设计的波长相比很小时，即当频率较低时，得到的微带振子天线的输人阻抗很小，为了得到合适 的输人阻抗，需要加大基片的厚度，其结果是系统的重量增加，天线的平面波损耗上升，导致系统总体效率下降。
因此，微带振子天线只适合于频率很高的整流天线设计。而微带折合振子的输人阻抗可以根据其结构参数进行调整【4 】，不论天线设计频率高低如何，基片厚薄如何，总可以得到所需的天线的输入阻抗，而且它同样也具有平行结构，这给整流天线的设计带来了极大的方便。因此，文中提出了折合振子整流天线的设想。
1 折合振子接收整流天线的设计
1．1系统结构图
折合振子整流天线的总体结构如图1所示，整流天线的基片材料选为聚四氟乙烯双面覆铜板，介电常数为2．55，损耗角正切值为0．001，高度等于3．5 mm。它包括1个微带振子天线、1个耦合微带线低通滤波器、输出滤波器，微带振子天线接收微波，整流元器件二极管、电容摆放于耦合微带线的两侧，输出滤波器由电容和耦合微带线组成，通过调整二极管后耦合微带线的长度，让二极管及其后端的电路发生谐振，从而只允许直流通过阻止5．8 ghz基波和高次谐波通过负载，这样，二极管产生的高次谐波被限制在输入、输出滤波器之间，以提高二极管的整流效率。由于折合振子是闭合结构，为了防止整流电流经折合振子天线形成短路，在天线和滤波器间加了2个100 pf的电容。
1．2二极管输入阻抗的计算
由于随着输入信号的增大，二极管的非线性增强，特别是在较大的反向电压时，非线性结电容变小，从而提高了二极管的反向阻抗与整流转换效率 。】，故从效率角度考虑，希望输入功率越大越好，但实际设计时需要考虑二极管能承受的最大反向电压的限制。
二极管取为agilent hsms一2860b，根据二极管的封装特点，取耦合微带线的宽度为1 mm，距离为1．5 mm，滤波电容取为100 pf，负载取为300 q。采用ads 2003c 】建立整流天线的仿真电路原理图，首先对允许输入系统的最大功率进行扫描，得当输入电压源的输入功率等于14 dbmw 时，此时二极管所承受的最大反向电压等于其最大值7 v，固定输入功率为14 dbmw，在此输入功率下，系统的转换效率达到最大。调整二极管后微带耦合线的长度，当其等于3．62 mm时，电路在二极管端发生谐振，得到二极管的输入阻抗约等于100 q。对电路参数进行优化，最终得到如图2所示的折合振子整流天线仿真电路图。
1．3天线的设计
根据二极管的输入阻抗，取天线的输入阻抗等于100 q，采用ie3d进行优化，对微带折合振子的有关参数进行优化调整，得到如图1所示的设计结构，其回波损耗参数 ，，及输入阻抗见图3和图4所示，当产5．8 ghz时天线增益为6．1 dbi
1．4耦合微带线低通滤波器的设计
与微带滤波器的设计类似，耦合微带线低通滤波器的设计，也可以采用高低阻抗线来实现电感与电容，设计的耦合微带的低通滤波器的结构如图1所示，图5是使用ie3d仿真得到的频率特性曲线。
仿真得到：．户5．8 ghz时，&。=一0．25 db；产l1．6 ghz时，。=一9．3 db；y=l7．4 ghz时，&。=一9．8 db (&。为插入损耗参数1。可见滤波器的频率特性不是很理想，这是由于耦合微带线问的距离不能太小，宽度不能太大，使得用做电容的耦合微带线的特性阻抗太低，降低了低通滤波器的频率特性。
1．5系统 参数分析
仿真得到的系统的回波损耗参数 。。曲线如图6所示，可见，在设计的功率范围内，系统匹配较好。
2 结论
由仿真可知，采用折合振子做接收天线来设计整流天线是可行的，其输入阻抗在很大范围内可调，而且它具有平行结构仿真结果表明所设计的折合振子整流天线整流电路的效率达到了78．3％，验证了结构的可行性
