偏置金属垫蝴蝶结微波整流接收天线结构

在低功耗分布式传感节点供电、射频能量回收场景中，这类采用偏置金属垫结构的蝴蝶结整流天线，是空间微波能量转直流电能的核心接收部件，区别于常规偶极子、微带贴片整流天线，蝴蝶结的宽频带特性能覆盖更宽的入射微波频段，适配多频段能量发射源的部署需求，不用针对单一频点做窄带匹配，降低了能量收集系统的环境适配难度。设计阶段首先要确定辐射面的张角与臂长参数，蝴蝶结的两个三角辐射臂夹角直接决定输入阻抗的带宽范围，偏置金属垫的设置是为了调整天线与整流电路的阻抗匹配点，常规蝴蝶结天线在馈电点位置容易出现阻抗偏移，导致整流二极管的工作点偏离最优整流区间，加入偏置金属垫后，可通过调整金属垫的嵌入深度、与辐射臂的间隙，将馈电点阻抗校准到整流电路的最优输入阻抗区间，减少匹配网络的元件数量，降低传输路径上的射频损耗。从安装边界来看，该天线采用介质基板承载辐射结构，基板边缘预留了固定安装的凸台结构，可直接通过螺丝固定在能量收集模块的屏蔽壳体上，基板背面的金属地层既起到反射微波提升正向增益的作用，也能屏蔽后端整流电路的杂散信号对辐射面的干扰，金属触点采用原子层沉积工艺嵌入氧化物层之间，这种工艺能大幅降低馈电点的接触电阻，避免长期户外使用时触点氧化导致的性能衰减，在弱微波能量入射的场景下，接触电阻的微小降低都能提升整体的能量转换效率。实际应用中，这类天线可部署在无线传感网络节点、低功耗物联网设备上，收集环境中散落的射频能量为设备补能，也可用于定向微波输能系统的接收端，搭配倍压整流电路将接收到的微波能量转换为直流电能，为后端的储能电容或低功耗电路供电。结构设计上没有采用复杂的立体支撑结构，所有辐射结构与偏置金属垫都加工在同一平面介质基板上，加工难度低，适合批量生产，基板厚度根据工作频段做了对应优化，避免过厚的基板带来表面波损耗，过薄的基板导致结构强度不足的问题，蝴蝶结两个辐射臂的对称度公差控制在较小范围内，防止方向图畸变导致接收效率下降，偏置金属垫与辐射臂之间的间隙尺寸经过反复迭代验证，既保证了阻抗匹配的调整范围，也避免间隙过小导致加工过程中出现金属毛刺引发的短路问题。