本发明涉及无线充电技术领域，特别是涉及一种整流天线。
背景技术：
无线充电从原理上分为电磁感应充电、磁场共振充电和射频无线充电。其中，电磁感应充电和磁场共振充电均属于近场耦合无线能量传输技术，可以确保传输效率达到70％，但是传输距离限制在波长级；射频无线充电不同于近场耦合无线能量传输技术，能实现远距离能量输送，是固定不可充设备与移动设备的有效供电方式。
射频无线充电采用整流天线将接收到的射频能量转换到直流能量输出给负载，一般由接收天线、匹配电路、输入滤波器、整流电路、输出滤波器构成。整流天线阵列的设计是保证端到端的能量传输效率的基本问题。传统的整流天线大多采用单个射频到直流变换器结构或以子阵为基础的结构；单个射频到直流变换器结构的实现原理是前端射频能量结合网络对入射波进行同相求和后送入整流电路，以子阵为基础的结构的实现原理是射频能量以子阵为单位收集并进行直流转换之后再集合直流能量。这两种结构复杂，功耗过大。因此现有研究均倾向于使用基于直流信号水平结合的结构，而基于直流信号水平结合结构下的传统单级整流天线输出电压和输出电流相对较低。
技术实现要素：
基于此，有必要针对传统的整流天线输出电压和输出电流低的问题，提供一种可提高输出电压和输出电流的整流天线。
一种整流天线，包括第一接收天线、第一级整流器、第二接收天线和第二级整流器；
所述第一接收天线连接所述第一级整流器，所述第一级整流器和所述第二接收天线连接所述第二级整流器，所述第二级整流器还用于连接负载；所述第一级整流器输出一级直流至所述第二级整流器，所述第二级整流器输出直流电压至所述负载。
上述整流天线，第一接收天线和第一级整流器构成一级整流，第二接收天线和第二级整流器构成另一级整流，两级整流分别接收射频信号并进行整流处理，由一级整流处理得到的一级直流和残留的射频信号再流入另一级整流，两级整流构成基于直流信号水平结合的级联型双整流结构，可以同时提高输出电压和输出电流。
附图说明
图1为一实施例中整流天线的结构图；
图2为另一实施例中整流天线的结构示意图；
图3为一实施例中滤波器的形状示意图；
图4为图2化简后的等效电路图；
图5为一应用例中级联型双整流天线与单级整流天线的输出电流对比图；
图6为一应用例中级联型双整流天线与单级整流天线的输出电压对比图；
图7为一应用例中级联型双整流天线与单级整流天线的整流效率对比图。
具体实施方式
参考图1，在一个实施例中，提供了一种整流天线，包括第一接收天线t1、第一级整流器110、第二接收天线t2和第二级整流器120。
第一接收天线t1连接第一级整流器110，第一级整流器110和第二接收天线t2连接第二级整流器120，第二级整流器120还用于连接负载rl。第一级整流器110输出一级直流至第二级整流器120，第二级整流器120输出直流电压至负载rl。
第一接收天线t1用于接收射频信号并发送至第一级整流器110，第一级整流器110对射频信号进行整流处理并发送一级直流至第二级整流器120，具体地，第一级整流器110还发送残余的射频信号至第二级整流器120。第二接收天线t2用于接收射频信号并发送至第二级整流器120；第二级整流器120根据一级直流、残余的射频信号和第二接收天线t2发送的射频信号进行整流处理，并输出直流电压至负载rl，供负载rl工作使用。
上述整流天线，第一接收天线t1和第一级整流器110构成一级整流，第二接收天线t2和第二级整流器120构成另一级整流，两级整流分别接收射频信号并进行整流处理，由一级整流处理得到的一级直流和残留的射频信号再流入另一级整流，两级整流构成基于直流信号水平结合的级联型双整流结构，可以同时提高输出电压和输出电流。相较于传统的单级整流天线和串并联型复合式整流天线，本申请的整流天线由于同时提高输出电压和输出电流，输出电流和输出电压的提升显著。
在一个实施例中，第一接收天线t1和接收天线t2的中心频率为2.45ghz(吉赫)。可以理解，在其他实施例中，第一接收天线t1和接收天线t2的中心频率也可以为其他。
具体地，第一接收天线t1可以通过sma接口连接第一级整流器110；第二接收天线t2可以通过sma接口连接第二级整流器120。sma接口频带宽、性能优、可靠性高，可提高第一接收天线t1和第二接收天线t2的连接可靠性。可以理解，在其他实施例中，第一接收天线t1和第二接收天线t2还可分别通过其他类型的接口连接第一级整流器110和第二级整流器120。
在一个实施例中，参考图2，第一级整流器110包括第一整流电路111、第一阻抗匹配电路112和滤波器lpf，第一阻抗匹配电路112、第一整流电路111和滤波器lpf依次连接，且第一阻抗匹配电路112的另一端连接第一接收天线t1，滤波器lpf的另一端连接第二级整流器120。即，第一接收天线t1连接第一阻抗匹配电路112、第一阻抗匹配电路112连接第一整流电路111，第一整流电路111连接滤波器lpf，滤波器lpf连接第二级整流器120。具体地，本实施例中，第一接收天线t1通过sma接口连接第一阻抗匹配电路112。
第一整流电路111用于整流，第一阻抗匹配电路112为用于实现阻抗匹配的电路，滤波器lpf用于滤波。通过在第一接收天线t1和第一整流电路111之间设置第一阻抗匹配电路112，使电路阻抗匹配，可减少能量传输损耗。通过采用滤波器lpf，一方面，可以滤除第一接收天线t1输出的射频信号中的基频及高次倍分量；例如，对于中心频率为2.45ghz的第一接收天线t1，滤波器lpf可滤除2.45ghz基频和4.9ghz二次谐波。另一方面，滤波器lpf可保证电流的单向性，防止第二接收天线t2采集到的射频信号流向第一整流电路111。
具体地，第一接收天线t1和第一阻抗匹配电路112可以是微带线，通过第一阻抗匹配电路112使第一整流电路111的输入阻抗变为50欧姆，从而使第一整流电路111与50欧姆输出阻抗的第一接收天线t1所匹配，从而减小能量传输损耗。
在一个实施例中，继续参考图2，第一整流电路111包括第一二极管d1、第二二极管d2和储能电容c1。第一二极管d1的正极和第二二极管d2的负极连接，且公共端连接第一阻抗匹配电路112，第一二极管d1的负极通过储能电容c1接地，且连接滤波器lpf，第二二极管d2的正极接地。通过采用第一二极管d1、第二二极管d2和储能电容c1构成第一整流电路111用于整流，结构简单。
在一个实施例中，第一级整流器110还包括第一节t型微带线(图未示)，第一整流电路111通过第一节t型微带线连接滤波器lpf。通过在滤波器lpf与第一整流电路111之间采用第一节t型微带线连接，可有效减少电路纵向尺寸，克服整流天线尺寸过大的问题。
在一个实施例中，滤波器lpf为微带线双开路枝节结构的低通滤波器。具体地，微带线双开路枝节结构的低通滤波器为长短不同的两个开路型微带线组合构成的，如图3所示。微带线双开路枝节结构的低通滤波器相较于传统的高低阻抗微带滤波器，巧妙的将过长的横向尺寸转化为适长的纵向尺寸，从而可减小整流天线的横向长度。
在一个实施例中，参考图2，第二级整流器120包括第二整流电路121和第二阻抗匹配电路122。第二阻抗匹配电路122一端连接第二接收天线t2，另一端连接第二整流电路121，且第二阻抗匹配电路122与第二整流电路121的公共端连接第一级整流器110，第二整流电路121还连接负载rl。具体地，本实施例中，第二阻抗匹配电路122与第二整流电路121的公共端连接滤波器lpf。
通过在第二接收天线t2和第二整流电路121之间设置第二阻抗匹配电路122，使电路阻抗匹配，可减少能量传输损耗。具体地，第二接收天线t2和第二阻抗匹配电路122可以是微带线，通过第二阻抗匹配电路122使第二整流电路121的输入阻抗变为50欧姆，从而使第二整流电路121与50欧姆输出阻抗的第二接收天线t2所匹配，从而减小能量传输损耗。
在一个实施例中，继续参考图2，第二整流电路121包括第三二极管d3、第四二极管d4和滤波储能电容c2；第三二极管d3的正极和第四二极管d4的负极连接，且公共端连接第一级整流器110和第二阻抗匹配电路122；第三二极管d3的负极通过滤波储能电容c2接地，且连接负载rl，第四二极管d4的正极接地。第三二极管d3、第四二极管d4和滤波储能电容c2组合构成的电路结构与第一二极管d1、第二二极管d2和储能电容c1组合构成的电路结构相同，结构简单。具体地，本实施例中，第三二极管d3的正极和第四二极管d4的负极的公共端连接滤波器lpf和第二阻抗匹配电路122。
在一个实施例中，第二级整流器120还包括第二节t型微带线(图未示)，第一级整流器110通过第二节t型微带线连接第二阻抗匹配电路122和第二整流电路121。通过采用第二节t型微带线连接，可有效减少电路纵向尺寸，克服整流天线尺寸过大的问题。
具体地，本实施例中，滤波器lpf通过第二节t型微带线连接第二阻抗匹配电路122和第二整流电路121，通过第一节t型微带线连接第一整流电路111；如此，可有效减少33％电路纵向尺寸。例如，按照传统的方式设计整流天线的pcb(printedcircuitboard印刷电路板)，电路尺寸将为9.2cm×4cm，而采用两节t型微带线进行结构优化之后的电路尺寸为6.23cm×5.56cm，并且这个尺寸是可以再缩减的，pcb上端可留有一大块空白域量。
参考图2，第一整流电路111通过滤波器lpf输出的一级直流idc1和未被完全整流滤波的残余高频交流ihc通过级联流经第二整流电路121，其中一级直流idc1经研究和测试证明会经过第四二极管d4流向参考地。假设在理想条件下，且使用性能完全相同的两个接收天线，即，第一接收天线t1和第二接收天线t2相同，则一级直流idc1会与第四二极管d4上的电流idc2完全抵消，则图2化简后的等效电路如图4所示。最终流向负载rl的电流即为第二整流电路121的直流idc2与ihc经过第二级“再整流”后产生的直流ihc之和，即ic＝idc2+ihc。
以一具体应用例进行说明。由于现阶段4g信号的强度在-110dbm左右，而整流天线被成功驱动的输入功率需大于等于5dbm，因此基于250欧姆的负载rl进行试验测试，过程如下：
数据测试
1)连接rigoldgs830射频源与本申请级联型双整流结构的整流天线的第一接收天线t1，连接另一台rigoldgs830射频源与本申请级联型双整流结构的整流天线的第二接收天线t2。
2)设置两台射频源的发射频率为2.45ghz，发射功率均从0dbm至20dbm，以步长1dbm递增，记录输出的直流电流与直流电压。
距离测试
1)连接rigoldgs830射频源与发射天线，设置射频源的发射频率为2.45ghz，发射功率为20dbm，发射天线为2.45ghz矩形贴片天线，最大辐射方向增益为7dbi。
2)将第一接收天线t1和第二接收天线t2(测试中连接的是黑白两根商用天线)分别各自与第一级整流器110和第二级整流器120连接，其中第一接收天线t1和第二接收天线t2的最大增益为3dbi(实际在2.45ghz时远不足3dbi)。
3)使第一接收天线t1和第二接收天线t2的最大辐射方向对准发射天线的最大辐射方向。
4)移动整流天线，在距离发射源半米范围内，整流天线均能正常工作。
将传统的单级整流天线与本申请的整流天线(图5至图7中的级联型双整流天线)试验测试的结果如图5-7所示。可见，本申请的整流天线输出电压和输出电流、整流效率明显提升。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。