本文通過對(duì)肖特基二極管等效電路模型的建立，分析了二極管的阻抗和微波整流電路的電壓，并依據(jù)此模型設(shè)計(jì)了小功率微波整流電路。在此電路基礎(chǔ)上，為了擴(kuò)展電路的功率容量，提出了二極管陣列的思路并設(shè)計(jì)完成了中小功率以及大功率的微波整流電路。其中，基于單只二極管的微波整流電路最高效率為83.3%，基于二極管陣列的中小功率和大功率微波整流電路最高效率分別為69.4%和68%。三種電路實(shí)現(xiàn)10～43dBm的功率覆蓋范圍，提升了電路的實(shí)用價(jià)值。

　　微波無線能量傳輸自1964 年被W.C.Brown提出至今，已經(jīng)發(fā)展了近50年。歐美和日本等國將微波能量傳輸作為空間太陽能電站的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，開展了大量的理論與實(shí)驗(yàn)研究。我國的微波輸能最早由林為干院士引入并進(jìn)行了相關(guān)討論，如今已有多家高校和科研院所進(jìn)行研究和探索。微波整流電路是微波無線能量傳輸?shù)年P(guān)鍵部件，用于將微波能量轉(zhuǎn)化為直流能量以供后端系統(tǒng)直接使用。目前，微波整流電路的研究主要集中在ISM 頻段，包括915MHz，2.45以及5.8GHz，其中，2.45GHz微波整流電路能夠提供更為實(shí)用的直流輸出電壓以及更大的功率容量。

　　目前，微波整流電路的研究大多數(shù)是基于小功率容量和單支二極管形式的，但是，實(shí)際應(yīng)用通常要求功率容量和電壓具有較大的動(dòng)態(tài)范圍。因此，本文從基于單只二極管的微波整流電路出發(fā)，通過對(duì)單管理論模型的分析，首先設(shè)計(jì)出高效率的小功率微波整流電路，再以此為基礎(chǔ)，提出二極管陣列的設(shè)計(jì)思路，并成功設(shè)計(jì)了中小功率以及大功率的微波整流電路，提升了整流電路的功率容量和直流電壓的范圍。

1、肖特基二極管模型及理論分析

　　圖1為單支肖特基二極管的等效電路模型。其中結(jié)電容Cj和結(jié)電阻Rj均為非線性器件，當(dāng)二極管的直流偏置建立，在二極管上的結(jié)電壓如式(1)所示。

　　式中，Vj1和Vj0分別為二極管結(jié)電壓的基頻和直流成分，Vbi為二極管自偏置導(dǎo)通電壓。當(dāng)二極管結(jié)電壓大于Vbi，二極管正向?qū)�通，�?dǎo)通角為θon。二極管結(jié)電壓與入射波的相位差為φ 。

3、結(jié)論

　　本文從肖特基二極管的理論模型設(shè)計(jì)出發(fā)，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了小功率的微波整流電路，驗(yàn)證了理論模型和設(shè)計(jì)方法的正確性及準(zhǔn)確性。并以此為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)了基于二極管陣列的中小功率整流電路，提升功率容量的同時(shí)保持了較高的整流效率。

　　為了適應(yīng)實(shí)際應(yīng)用中更大功率需求，采用多路功分器和整流電路級(jí)聯(lián)的思路，進(jìn)一步提升了電路的微波輸入功率，同時(shí)，保持整流效率基本不變。因此，通過三款整流電路，覆蓋了10～43dBm的功率范圍，能夠滿足不同情況下的功率需求，為整流電路的實(shí)際應(yīng)用奠定了良好的基礎(chǔ)。