微波整流器(RF/mircowave rectifier)心得分享- 入門篇

小弟做了幾年的微波整流器(RF/microwave rectifier), 一點小心得整理跟大家分享, 這邊提到的都是離散的設計, MMIC是另外一回事.

微波整流器的基本原理很簡單, 就是使用元件的非線性特性, 取出產生的直流項來用, 並且把二階或更高頻的諧給壓抑, 原理很簡單, 此電路最主要就是在追求高效率,後來當然也有寬頻的, 雙頻的, 多頻的有的沒有的變化.

整流器的效率定義也很直覺, 就是輸出的直流功率放分子, 輸入的交流(微波)功率方分母, 物理意義也很容易理解. eff= PDCout / PACin

至於效率跟什麼相關? 基本上取決於元件本身的寄生電阻, 寄生電容, 電路的輸入匹配, 負載電阻, PCB板材本身的消耗, 例如微帶線(microstrip line)的損失... 等等... 但最主要最主要還是取決於使用的非線性元件.

非線性元件大致上可分為使用1.二極體(diode)跟2.電晶體(transistor)的.

依照匹被電路常用的又可分為 class E, class F, class F-1, harmonic-tuned, 等等, 或者就不管諧波, 直接匹配的也是可以. 

因為整流器是高度非線性的電路, 所以模擬的時候大多採用 harmonic-balance, 包括看輸入阻抗也是, 小弟之前有 review 一些微波整流器的論文, 然後用s-parameter看輸入阻抗, 我都不明白這樣看怎麼會對?! 因為大多數時候並不在小訊號操作阿.

有些論文小弟自己覺得不錯, 供各位參考, 這篇蠻適合入門的 這篇也不錯 或者各位可以搜尋下面幾位學者的論文, 應該都蠻有參考價值的, e.g. Prof.  Zoya Popovic, Prof. Ke Wu [1], 若干中國學者這個領域也都做得不錯.

Tips

1. 有人使用調變訊號增加效率, A. Georgiadis [link] 做很多類似的, 但我不確定是不是他們第一個提出的
2. Bandstop是我最近很欣賞的設計, [link]
3. 當然高動態範圍也是大家追求的目標之一 [link]
4. (待增加)

小弟整理了一些模擬常用的公式在這邊 [link], 有興趣的人請自行移動, 這篇文章是比較屬於入門類型的, 希望對剛進入這個領域的,或想進入這個領域的人有少許幫助.

有空再慢慢補上這篇, 如果有什麼想要跟小弟討論的也歡迎留言討論