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射频能量收集技术能够对周围空间中分布的较小功率密度的电磁波能量进行回收再利用。射频能量收集天线作为这个技术的关键部分可以捕获周围环境中特定频率的电磁波能量,再使用整流模块把捕获到的高频信号转变为直流输出,能够代替设备中电池的功能。围绕射频能量收集天线,论文完成了如下工作:(1)从射频收集天线多频段和宽频带的需求出发,设计了一款能够工作在全球微波互联接入(Worldwide Interoperability for Microwave Access,Wi MAX)所属范围的能量收集天线,天线采用增加贴片和开槽技术来达到设计目标。天线由四个半圆形环、半圆形辐射贴片以及背面开槽的接地板分别产生2.55GHz、3.5GHz、5.2GHz三个频段。在接地板顶部开矩形槽,展宽了天线在5.2GHz处的频率范围,从而增强了天线对空间电磁波的收集能力。(2)基于微带天线设计的基本理论以及能量收集天线高增益的需求,通过增加反射板的方法设计了一种改进带隙结构的天线。在传统天线的基础上增加电磁带隙(Electromagnetic Band Gap,EBG)结构减弱了高次谐波且改善了增益。在天线的正下方放置了一块反射板,使天线能够集中向一个方向辐射,进一步地提高了天线的增益。制作并测量了所设计的天线,实验结果表明此改进的天线能正常工作在2.45GHz左右,工作带宽内S11能达到-10d B以下,具有良好的工作特性。(3)由天线收集到的射频能量需要通过低通滤波器来抑制谐波信号和干扰信号,进而提高天线收集效率,因此制作了一种能实现2.45GHz低通特性的滤波器,采用缺陷地(Defected Ground Structure,DGS)结构,滤波器在通带范围内S11小于-10d B,阻带内S21低于-25d B,满足设计需要。(4)为了将能量收集天线收集到的电磁波能量转化为直流输出进行测试,将应用到的整流电路模块与滤波器和能量收集天线组成了完整的射频能量收集系统,对输出端的电压值进行了实际测量。实验结果表明,该天线能够有效收集空间中的射频能量,并将其转化为稳定的直流输出。