环境射频能量采集的研究与实现
发布时间：2021-12-10 18:01
随着物联网的发展,各网络节点的供电问题成为制约物联网进一步发展的关键问题之一。周围环境能量采集电路可以捕获周围环境中特定频率的电磁波能量,并将其转化为直流能量,为这些网络节点供电。本文围绕高能量转换效率的能量采集电路设计,完成了如下工作:首先研究了能量采集电路的各组成模块,分析了各模块的基本工作原理以及影响能量转换效率的因素。根据这些影响因素,本文首先设计了一款Wi Fi频段的能量采集电路,电路采用倍压整流电路来提升输出电压。实物测试结果表明,能量采集电路的最佳匹配点是2.4675GHz,S11达到了-24.579d B,而且S11的-10d B带宽覆盖了整个Wi Fi频段。在-10d Bm的连续波输入下,RF-DC效率为26.2%,输出电压为512m V。在采用自激式DC-DC升压电路的情况下,输出电压能在10秒钟内上升到11.36V。由于周围环境中的射频能量功率很低,导致了采集到的能量过于微弱。为了提高输出电压和能量转换效率,本文设计了一款低输入功率下的双频段能量采集电路,采用T型匹配网络完成整流电路的输入匹配,并通过并联短截线拓宽了匹配带宽。通过信号源测试该电路在1.84GHz和...
【文章来源】：杭州电子科技大学浙江省
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
各射频信号功率密度
文献[22]提出了一个混合能量采集系统，由整流天成；同时整流天线也能在 850MHz 和 1850MHz 双频段工作。在功率下，效率能达到 15%。文献[23]提出了 900MHz 和 2.4GHz 集，但是采集频率在低频段处偏移到了 400MHz，而在目标设z 和 2.4GHz 处，在 15dBm 的输入功率下才达到 RF-DC 效率的%和 16%。外，无论是单频段的采集还是双频段的采集，针对的均是单个频配的带宽进行拓展处理，使得整个设计只能在较窄的频段范围符合实际信号的带宽要求。电路必须在低输入功率下具有较高，并具有一定的匹配带宽，这是设计的两个难点。国内有关无线能量传输的研究是由林为干院士在 1994 年首次提的一些高校和研究所展开了对无线能量传输的深入探索研究[25-大学通过对影响整流效率因素的分析，设计了一个工作在 10GH整流天线阵列，如图 1.2 所示。当输入功率达到 30mW 时，达到 58%；而当输入功率达到 60mW 时，才达到其最高输出电压 2.4
图 1.3 低输入功率下的整流电路大学设计了一款双频段的整流谐波的抑制，并采用了倍压整作于 850MHz 和 1900MHz，，分别能取得 0.53V 的输出电得 0.7V 的输出电压和 81.4%的下，输出电压可达 0.85V。
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种新型的双频整流电路[J]. 沈龙,杨雪霞,聂美娟,胡越. 微波学报. 2014(05)
[2]环境射频能量收集技术的研究进展及应用[J]. 韦保林,韦雪明,徐卫林,段吉海. 通信技术. 2014(04)
[3]微带整流天线的设计与试验[J]. 邓红雷,孔力. 电波科学学报. 2008(02)
[4]传感器节点环境能量的收集方法[J]. 余义斌,余江,王贵,曹长修. 广东海洋大学学报. 2007(06)
[5]X波段圆极化整流天线的设计与实验[J]. 杨雪霞,薛玉杰. 上海大学学报(自然科学版). 2007(04)
[6]一种新颖的5.8GHz微带贴片整流天线[J]. 邓红雷,孔力. 华南理工大学学报(自然科学版). 2007(05)
[7]一种新型宽带微波有源网络偏置电路的优化设计[J]. 程书田,梁昌洪. 电波科学学报. 1998(04)
[8]微波输电，现代化建设的生力军[J]. 林为干,赵愉深,文舸一,邓扬建. 科技导报. 1994(03)
硕士论文
[1]双频微波整流电路研究[D]. 张煦.电子科技大学 2016
[2]射频微能量采集系统的设计与实现[D]. 赵强.电子科技大学 2016
[3]井下小功率微波输能整流天线的研究与设计[D]. 衡条条.中国矿业大学 2014
[4]基于微带电路的ISM波段整流天线的研究与设计[D]. 季帅.吉林大学 2013
[5]无线能量传输系统中整流技术研究[D]. 李奥博.上海交通大学 2012
[6]微带双频天线的研究与设计[D]. 张申.西安电子科技大学 2012
本文编号：3533123
【文章来源】：杭州电子科技大学浙江省
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
各射频信号功率密度
文献[22]提出了一个混合能量采集系统，由整流天成；同时整流天线也能在 850MHz 和 1850MHz 双频段工作。在功率下，效率能达到 15%。文献[23]提出了 900MHz 和 2.4GHz 集，但是采集频率在低频段处偏移到了 400MHz，而在目标设z 和 2.4GHz 处，在 15dBm 的输入功率下才达到 RF-DC 效率的%和 16%。外，无论是单频段的采集还是双频段的采集，针对的均是单个频配的带宽进行拓展处理，使得整个设计只能在较窄的频段范围符合实际信号的带宽要求。电路必须在低输入功率下具有较高，并具有一定的匹配带宽，这是设计的两个难点。国内有关无线能量传输的研究是由林为干院士在 1994 年首次提的一些高校和研究所展开了对无线能量传输的深入探索研究[25-大学通过对影响整流效率因素的分析，设计了一个工作在 10GH整流天线阵列，如图 1.2 所示。当输入功率达到 30mW 时，达到 58%；而当输入功率达到 60mW 时，才达到其最高输出电压 2.4
图 1.3 低输入功率下的整流电路大学设计了一款双频段的整流谐波的抑制，并采用了倍压整作于 850MHz 和 1900MHz，，分别能取得 0.53V 的输出电得 0.7V 的输出电压和 81.4%的下，输出电压可达 0.85V。
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种新型的双频整流电路[J]. 沈龙,杨雪霞,聂美娟,胡越. 微波学报. 2014(05)
[2]环境射频能量收集技术的研究进展及应用[J]. 韦保林,韦雪明,徐卫林,段吉海. 通信技术. 2014(04)
[3]微带整流天线的设计与试验[J]. 邓红雷,孔力. 电波科学学报. 2008(02)
[4]传感器节点环境能量的收集方法[J]. 余义斌,余江,王贵,曹长修. 广东海洋大学学报. 2007(06)
[5]X波段圆极化整流天线的设计与实验[J]. 杨雪霞,薛玉杰. 上海大学学报(自然科学版). 2007(04)
[6]一种新颖的5.8GHz微带贴片整流天线[J]. 邓红雷,孔力. 华南理工大学学报(自然科学版). 2007(05)
[7]一种新型宽带微波有源网络偏置电路的优化设计[J]. 程书田,梁昌洪. 电波科学学报. 1998(04)
[8]微波输电，现代化建设的生力军[J]. 林为干,赵愉深,文舸一,邓扬建. 科技导报. 1994(03)
硕士论文
[1]双频微波整流电路研究[D]. 张煦.电子科技大学 2016
[2]射频微能量采集系统的设计与实现[D]. 赵强.电子科技大学 2016
[3]井下小功率微波输能整流天线的研究与设计[D]. 衡条条.中国矿业大学 2014
[4]基于微带电路的ISM波段整流天线的研究与设计[D]. 季帅.吉林大学 2013
[5]无线能量传输系统中整流技术研究[D]. 李奥博.上海交通大学 2012
[6]微带双频天线的研究与设计[D]. 张申.西安电子科技大学 2012
本文编号：3533123
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/wltx/3533123.html
