管D1 和M0SFET420 根据其上 述代表性实现来定义。图2C的常规整流器针对约-20. 5至-0. 5dBm之间的输入RF功率电 平提供50%以上的RF到DCPCE。针对更高的输入RF功率电平，图2C的常规整流器的RF 到DCPCE将迅速下降，这是因为二极管D1两端的电压摆动超过其击穿电压。因此，图2C 的常规整流器仅适用于低RF输入功率条件。
[0101] 如图13所示，针对约-25dBm到-2. 5dBm之间的输入RF功率，图10A的击穿保护 整流器402的RF到DCPCE稍微小于图2C的常规整流器的RF到DCPCE，这可能是由于与 M0SFET420关联的较小电阻损耗。然而，针对约-18. 5dBm到17. 5dBm的输入RF功率电平， 击穿保护整流器402的RF到DCPCE保持在50 %以上，这清楚指出，击穿保护整流器402的 输入RF功率操作范围相比于图2A的常规整流器的输入RF功率操作范围得到了显著的扩 展。
[0102] 图10B是图10A的击穿保护整流器402的代表性实现的示意图。在这个代表性实 现中，传输线TL1到TL13的宽度和长度如下（单位是毫米）：W1 = 2. 4，LI= 5. 0，W2 =W3 =W4 =W5 =W6 =W7 = 1. 8,L2 = 2. 9,L3 = 4. 8,L4 = 4. 0,L5 = 9. 25,L6 = 1. 2,L7 = 25. 6，W8 = 3，L8 = 2，W9 = 1，L9 = 1. 8，W10 = 1. 0，L10 = 4. 2，W11 =W13 = 1. 8，W12 = 3,Lll= 3. 9,L12 = 4. 9,L13 = 4. 0。如上所述，Cl= 8pF，LI= 750nH，C2 = 100pF，且 &= 6.OkQ。击穿保护整流器400的该代表性实现制造在31密耳厚的RogersRT/duroid 5880衬底上，该衬底的介电常数是2. 2,损耗正切是0. 0012。图10C是所制造的击穿保护整 流器402的代表性实现的图像。
[0103] 图14是示出了针对图10B和10C的击穿保护整流器402的上述代表性实现随着输 入RF功率的变化测量的RF到DCPCE对仿真的RF到DCPCE以及测量的输出电压对仿真的 输出电压的图。测量结果和仿真结果呈现出彼此高度一致性。在从约-13. 5dBm到16. 7dBm 的范围，测量RF到DCPCE大于50%。此外，针对大约为17. 6dBm的输入RF功率，最高DC 输出电压达到约11. 9V。因而，击穿保护整流器402可以在期望或需要较宽操作RF输入功 率范围的WPT和/或周围RF能量收集应用中提高RF到DCPCE。
[0104] 除了第一晶体管保护二极管结构410a，还存在多种其他晶体管保护二极管结构 410。例如，图11B-11H是第二到第七晶体管保护二极管结构410b-h的示意图，可以将其包 含在整流器中，以形成根据本公开实施例的击穿保护整流器400。如图11B所示，可以耦合 第二二极管D2,使得其与M0SFET420的源极和漏极并联耦合。具体地，二极管D2的阳极 可以耦合到二极管D1的阴极，继而耦合到M0SFET420的源极；并且二极管D2的阴极耦合到 M0SFET420的漏极，继而耦合到负载电阻器。二极管D2的存在可以有助于以本领域普 通技术人员容易理解的方式来降低正向偏置条件下M0SFET420内的正向电阻损耗的最小 值。
[0105] 如图11C和11D以及图11E至11H所示，电路元件可以耦合到M0SFET420的栅极， 以使反向电压分布在M0SFET420栅极到漏极的结以及所考虑的一种或多种类型的电路元 件上，从而相比于图11A的第一晶体管保护二极管结构410a的击穿电压，进一步增加所考 虑的晶体管保护二极管结构410的击穿电压的总幅值。图11E至11H示出了相比于第一晶 体管保护二极管结构410a，特定单独晶体管保护二极管结构410可以级联或迭代耦合以实 现击穿电压提高的方式。
[0106] 其他代表件整流天线设计
[0107] 根据本公开实施例的整流天线可以包括单独的MBMC匹配网络200或者MBMC匹配 网络200与可自适应重配置整流器300、350或晶体管保护整流器400中任一个的组合。例 如，图15A示出了根据本公开实施例的具有MBMC匹配网络200和第二可自适应重配置整流 器352中的每一个的整流天线500。图15B示出了根据本公开实施例的具有MBMC匹配网络 200和击穿保护整流器402中的每一个的整流天线550。
[0108] 其他件能比较
[0109] 图16是示出了针对以下每一项的代表性实现的仿真RF到DCPCE对输入RF功率 的图：（a)图2A的常规低输入RF功率整流器、（b)图3的MBMC整流器102、（c)图8B所示 的第二可自适应重配置整流器352、（d)以图15A所示的方式与第二可自适应重配置整流器 352耦合的MBMC匹配网络200、（e)图10A的击穿保护整流器402、以及（f)以图15B所示 的方式与击穿保护整流器402耦合的MBMC匹配网络200。
[0110] 如图16所示，对应于仿真结果（b)至（f)的整流器中的每一个相比于图2A所示 的常规低输入RF功率整流器呈现出提高的RF到DCPCE。此外，第二可自适应重配置整流 器352、击穿保护整流器402、以及MBMC匹配网络200和第二可自适应重配置整流器352或 击穿保护整流器402中的任意一个的组合中的每一个相比于图2A所示的常规低输入RF功 率整流器，呈现出显著或极大提高或扩展的输入RF功率操作范围。
[0111] 根据本公开实施例的MBMC整流器102中的MBMC网络200的主要功能是采集更多 周围RF功率来增加输入RF功率电平，从而增加WPT或周围RF能量收集系统、装置、设备或 电路的总RF到DCPCE。另一方面，根据本公开实施例的可自适应重配置整流器302、352或 击穿保护整流器402主要用于提高整流器的半导体二极管组件的击穿电压，从而显著提高 整流器的输入RF功率操作范围。
[0112] 根据本公开实施例的MBMC匹配网络200和可自适应重配置整流器302、352(例 如，如图15A所示）或击穿保护整流器402(例如，如图15B所示）中的任意一个的组合分 别相比于常规低RF输入功率整流器或包括MBMC匹配网络200但不包括根据本文所述实施 例的可自适应重配置电路元件或晶体管保护二极管的整流器，提供了提高或更高的RF到 DCPCE以及高得多的击穿功率性能。
[0113] 耦合到或包括MBMC匹配网络200的可自适应重配置整流器302、352或击穿保护 整流器402可以比被配置为在单个RF频带内接收RF功率的整流器采集更多的RF功率，并 且可以比没有耦合到或者不包括MBMC匹配网络200的可自适应重配置整流器302、352或 击穿保护整流器402,具有更高的RF到DCPCE。然而，因为在相同RF环境条件下通过MBMC 匹配网络200实现更多的RF能量采集或收集，所以耦合到或包括MBMC匹配网络200的可 自适应重配置整流器302、352或击穿保护整流器402相比于没有耦合到或不包括MBMC匹 配网络200的可自适应重配置整流器302、352或击穿保护整流器402,将在更低的总输入 RF功率电平处达到其击穿功率电平。
[0114] 无线网络考虎
[0115] 根据本公开实施例的整流天线或整流器（例如，包括MBMC匹配网络200和/或可 自适应重配置整流器302、352或击穿保护整流器400之一的实质上任何整流天线）可以用 在被配置用于发送/接收（TX/RX)电磁信号的无线网络的一部分中或形成该部分。在给定 无线网络内对根据本公开实施例的特定整流天线或整流器结构或拓扑的使用及其实现可 以基于无线网络架构或应用、输入RF功率操作范围、所考虑的一组RF频带、和/或所考虑 的特定RF到DCPCE目标/要求。
[0116] 图17A至17H是示出了典型的无线网络600的框图，在所述无线网络600中可以 部署根据一个或多个本公开实施例的一组整流天线（例如，包括一个或多个MBMC整流天线 100、可自适应重配置整流天线300、350和/或击穿保护整流天线400)。具体地，图17A示 出了一对一的TX/RX无线网络600a，其中单个TX级610向单个RX级630无线传输信号。 RX级630耦合到一组设备650,例如，一组传感器。在WPT应用中，这组设备650可以通过 本领域普通技术人员容易理解的方式接收由RX级630输出的功率，RX级630以与本文所 述方式（例如通过MBMC整流天线100、可自适应重配置整流天线300、350或击穿保护整流 天线400)相同、基本相同或类似的方式，将从TX级610接收的RF信号转换为DC信号。
[0117] 图17B示出了包括布置在TX级610和RX级630之间的一个"中继器7"放大"级 620的TX/RX无线网络600b，其中RX级630耦合到如上所述的一组设备650 (例如一组传 感器）。TX级610可以向中继器/放大级620无线传输RF信号，中继器/放大级620可以 进一步向RX级630无线传输RF信号。中继器/放大级620包括被配置为从TX级610接 收RF信号的附属RX级622 ;以及被配置为向RX级630发送RF信号的附属TX级624。中 继器/放大级620的存在可以扩展TX级610和RX级630可分离/被分离的物理范围，和/ 或提高RX级630的可靠无线信号接收的可能性。根据实施例细节，中继器/放大级620和 RX级630中的一个或两个可以通过WPT和/或周围RF能量收集（例如，通过MBMC整流天 线100、可自适应重配置整流天线300、350、击穿保护整流天线400、或者MBMC整流天线100 和可自适应重配置整流天线300、350或击穿保护整流天线400之一的组合）来接收功率。 此外，根据实施例细节，RX级630和附属RX级622可以具有相同、相似、或者不同的结构或 拓扑。
[0118] 以与图17B所示的方式类似的方式，图17C示出了包括布置在TX级610和RX级 630之间的多个中继器/放大级620a、620b的TX/RX无线网络600c。以与上文所述的方式 类似的方式，每个中继器/放大级620包括附属RX级622和附属TX级624。根据实施例细 节，RX级630和/或中继器/放大级620a、620b中的一个或多个可以通过WPT和/或周围 RF能量收集（例如，通过MBMC整流天线100、可自适应重配置整流天线300和350、击穿保 护整流天线400、或者MBMC整流天线100和可自适应重配置整流天线300、350或击穿保护 整流天线400之一的组合）来接收功率。再一次地，每个中继器/放大级620a、620b的存 在可以扩展TX级610和RX级630可分离/被分离的物理范围，和/或提高RX级630的可 靠无线信号接收的可能性。以本领域普通技术人员可以理解的方式，这种无线网络600c可 以调节为包括N个中继器/放大级620。根据实施例细节，RX级630和一个或多个附属RX 级622可以具有相同、相似、或者不同的结构或拓扑。
[0119] 以与上文所述的方式类似的方式，图17D至17H示出了其中一个或多个RX级630 和/或一个或多个中继器/放大级620可以使用MBMC整流天线100、可自适应重配置整流 天线300、350或击穿保护整流天线400的其他无线网络架构或配置600d至600h。一般地， 根据本公开的一个或多个整流天线实施例可以用在m到p的TX/RX网络的一部分中或形成 为该部分，其中m指示网络中存在的TX级610的数量，p指示网络中存在的RX级630的数 量。m和p中的每一个都可以是一个或更多个（例如，m可以等于1，指示