本實用新型涉及電磁學領(lǐng)域，尤其涉及一種用于無線輸能的2.45GHz高效電磁能量捕獲器。

背景技術(shù)：

近年來，空間太陽能傳輸(Solar Power Transmission，SPT)和微波無線輸能(WPT)越來越受到人們的重視，電磁能量采集是其中一項關(guān)鍵技術(shù)。目前，無線輸能中電磁能量的采集主要通過天線的形式完成，采集裝置主要有單極振子天線、平面印刷偶極子天線和微帶天線3種形式。微帶天線因其具有體積小、重量輕、接收面積大、極化方式靈活、方便組陣、易集成和易加工等優(yōu)點，近年來被廣泛用于整流天線中接收天線的設計。但通過天線采集能量的方式，采集效率普遍不高，整體效率不到50％。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的在于提供一種用于無線輸能的2.45GHz高效電磁能量捕獲器，以提高能量采集的效率。

為實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供了一種用于無線輸能的2.45GHz高效電磁能量捕獲器，所述電磁能量捕獲器包括基板、電磁吸波結(jié)構(gòu)以及饋電網(wǎng)絡，其中，所述基板包括相互平行的上表面和下表面，所述電磁吸波結(jié)構(gòu)刻于所述上表面上，所述饋電網(wǎng)絡刻于所述下表面上，在所述電磁吸波結(jié)構(gòu)和所述饋電網(wǎng)絡之間設置有地平面，所述饋電網(wǎng)絡與所述地平面之間通過匹配負載相連，所述電磁吸波結(jié)構(gòu)中包括呈對稱分布的預設數(shù)量的諧振單元，各個所述諧振單元產(chǎn)生的表面電流通過在所述基板上開設的金屬化孔導出至所述饋電網(wǎng)絡，所述饋電網(wǎng)絡中包括與所述預設數(shù)量的諧振單元一一對應的饋電單元。

進一步地，所述金屬化孔開設于所述表面電流最強的位置處。

進一步地，所述諧振單元的數(shù)量為64個。

進一步地，所述電磁吸波結(jié)構(gòu)的長和寬均為124mm，所述電磁吸波結(jié)構(gòu)的高為6.096mm。

進一步地，所述匹配負載的阻值為50歐姆，所述饋電單元的阻值為90歐姆。

由以上本實用新型提供的技術(shù)方案可見，本實用新型將電磁吸波結(jié)構(gòu)和饋電網(wǎng)絡相結(jié)合，所述電磁吸波結(jié)構(gòu)為一種基于線極化的周期結(jié)構(gòu)，其中的諧振單元能很好地在2.45GHz的頻率處諧振產(chǎn)生較強的表面電流。通過所述金屬化孔將各個諧振單元上諧振產(chǎn)生的表面電流導出至所述饋電網(wǎng)絡，通過所述饋電網(wǎng)絡將每個諧振單元的電流整合在一起，并通過匹配負載和地平面相連接，實現(xiàn)回路導通，從而能夠有效地吸收2.45GHz的電磁波。經(jīng)實驗測得，本實用新型提供的該電磁能量捕獲器，采集能量的效率能達到90％以上。

附圖說明

圖1為本實用新型中電磁能量博獲器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實用新型中電磁吸波結(jié)構(gòu)的示意圖；

圖3為本實用新型中饋電網(wǎng)絡的示意圖；

圖4為本實用新型中電磁吸波結(jié)構(gòu)的S11示意圖；

圖5為本實用新型中不同頻率處吸收效率的示意圖。

具體實施方式

為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本申請中的技術(shù)方案，下面將結(jié)合本申請實施方式中的附圖，對本申請實施方式中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施方式僅僅是本申請一部分實施方式，而不是全部的實施方式?；诒旧暾堉械膶嵤┓绞?，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其它實施方式，都應當屬于本申請保護的范圍。

圖1為本實用新型中電磁能量博獲器的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本實用新型中電磁吸波結(jié)構(gòu)的示意圖。圖3為本實用新型中饋電網(wǎng)絡的示意圖。請參閱圖1至圖3，本實用新型提供的一種用于無線輸能的2.45GHz高效電磁能量捕獲器 包括可以基板1、電磁吸波結(jié)構(gòu)2以及饋電網(wǎng)絡3，其中，所述基板1包括相互平行的上表面和下表面，所述電磁吸波結(jié)構(gòu)2刻于所述上表面上，所述饋電網(wǎng)絡3刻于所述下表面上，在所述電磁吸波結(jié)構(gòu)2和所述饋電網(wǎng)絡3之間設置有地平面4，所述饋電網(wǎng)絡3與所述地平面4之間通過匹配負載(未示出)相連，所述電磁吸波結(jié)構(gòu)2中包括呈對稱分布的預設數(shù)量的諧振單元21，各個所述諧振單元21產(chǎn)生的表面電流通過在所述基板1上開設的金屬化孔5導出至所述饋電網(wǎng)絡3，所述饋電網(wǎng)絡3中包括與所述預設數(shù)量的諧振單元21一一對應的饋電單元31。

在本實用新型中，入射電磁波的電場方向應當與所述電磁吸波結(jié)構(gòu)2中諧振單元21的諧振壁相平行，從而可以達到最強的諧振效果。所述諧振單元21諧振時，可以產(chǎn)生表面電流，所述表面電流可以通過各個金屬化孔5導出至所述饋電網(wǎng)絡3中與所述諧振單元21一一對應的饋電單元31。通過各個饋電單元31的電流最終可以合流為一股電流，并通過所述匹配負載與所述地平面4相連，以構(gòu)成吸收電磁波的導通回路。在本實用新型中，所述諧振單元21的諧振頻率可以為2.45GHz，從而可以對頻率為2、45GHz的電磁波進行有效的吸收。

在本實用新型一優(yōu)選實施方式中，所述金屬化孔5開設于所述表面電流最強的位置處。所述金屬化孔5為所述圖2中各個諧振單元21下方中間的白點以及所述圖3中各個饋電單元一端的白點。在本實用新型中，在所述基板1上刻好電磁吸波結(jié)構(gòu)2和饋電網(wǎng)絡3之后，可以仿真模擬各個諧振單元21產(chǎn)生的表面電流，從而可以確定表面電流最強的位置，并將表面電流最強的位置確定為所述金屬化孔5所在的位置。

在本實用新型一優(yōu)選實施方式中，所述諧振單元21的數(shù)量為64個。需要說明的是，在實際應用過程中，所述諧振單元21的數(shù)量還可以進行擴展，本申請對此并不做限定。

在本實用新型一優(yōu)選實施方式中，所述電磁吸波結(jié)構(gòu)的長和寬均為124mm，所述電磁吸波結(jié)構(gòu)的高為6.096mm。

在本實用新型一優(yōu)選實施方式中，所述匹配負載的阻值為50歐姆，所述饋電單元的阻值為90歐姆。通過實驗結(jié)果可得，在這種情況下，所述電磁能量捕獲器對于2.45GHz的電磁波能夠達到92％的吸收效率。

圖4為本實用新型中電磁吸波結(jié)構(gòu)的S11示意圖。圖5為本實用新型中不同頻率處吸收效率的示意圖。如圖4和圖5所示，所述電磁吸波結(jié)構(gòu)在其諧振頻率2.45GHz處吸收電磁波的能力最強，回波損耗低至-21.8dB。相應地，所述電磁能量捕獲器在諧振頻率為2.45GHz處對于電磁波的吸收效率也高達92％，遠遠高于現(xiàn)有技術(shù)中通過天線采集能量的效率。

此外，在本實用新型中，所述各個諧振單元21之間以及饋電單元31之間的距離可以根據(jù)實際需求進行改變，從而可以改變諧振頻率，從而可以實現(xiàn)對電磁波吸收頻段的可調(diào)性。

由以上本實用新型提供的技術(shù)方案可見，本實用新型將電磁吸波結(jié)構(gòu)和饋電網(wǎng)絡相結(jié)合，所述電磁吸波結(jié)構(gòu)為一種基于線極化的周期結(jié)構(gòu)，其中的諧振單元能很好地在2.45GHz的頻率處諧振產(chǎn)生較強的表面電流。通過所述金屬化孔將各個諧振單元上諧振產(chǎn)生的表面電流導出至所述饋電網(wǎng)絡，通過所述饋電網(wǎng)絡將每個諧振單元的電流整合在一起，并通過匹配負載和地平面相連接，實現(xiàn)回路導通，從而能夠有效地吸收2.45GHz的電磁波。經(jīng)實驗測得，本實用新型提供的該電磁能量捕獲器，采集能量的效率能達到90％以上。

上面對本申請的各種實施方式的描述以描述的目的提供給本領(lǐng)域技術(shù)人員。其不旨在是窮舉的、或者不旨在將本實用新型限制于單個公開的實施方式。如上所述，本申請的各種替代和變化對于上述技術(shù)所屬領(lǐng)域技術(shù)人員而言將是顯而易見的。因此，雖然已經(jīng)具體討論了一些另選的實施方式，但是其它實施方式將是顯而易見的，或者本領(lǐng)域技術(shù)人員相對容易得出。本申請旨在包括在此已經(jīng)討論過的本實用新型的所有替代、修改、和變化，以及落在上述申請的精神和范圍內(nèi)的其它實施方式。

本說明書中的各個實施方式均采用遞進的方式描述，各個實施方式之間相 同相似的部分互相參見即可，每個實施方式重點說明的都是與其他實施方式的不同之處。

雖然通過實施方式描繪了本申請，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員知道，本申請有許多變形和變化而不脫離本申請的精神，希望所附的權(quán)利要求包括這些變形和變化而不脫離本申請的精神。