射频能量采集技术有怎么样的新发展

2076563 2020-08-12 | pdf | 0.11 MB | 次下载 | 1积分

资料介绍

　　能量采集是实现低功耗电子器件（如无线传感器）长期免维护工作的一项关键技术。通过捕获环境中的多余能量（如照明、温差、振动和无线电波（射频能量）），完全可以让低功耗电子器件正常工作。在这些微功率能源中，来自射频发射器的能量具有独特的优势，包括随距离变化可预测和一致的功率，从而允许能量采集器远离能源的束缚。环境射频能量如今可以从全球数十亿个无线发射器获得，包括移动电话、手持无线电设备、移动基站以及电视/无线广播台等。捕获这类能量的能力有助于创建新的无电池设备，并允许电池供电设备通过无线方式实现点滴式充电。除了环境射频能量外，还有一种方式是使用专门的发射器发送功率，这能使无线电源系统提供更高的性能。在许多应用中这是首选的解决方案，但成本比较高。政府法规一般将使用免许可频带的无线电设备输出功率限制为4W有效全向辐射功率（EIRP），就像射频标签（RFID）询问器那样。作为对比，基于模拟技术的早期移动电话的最大发射功率为3.6W，而Powercast公司的新款TX91501发射器功率为3W。环境射频（RF）能量采集有个明显吸引人的地方，即收集的是完全“免费的”能量。虽然具有这种能力的设备在充电时可以移动，但许多射频能量采集方案要求使用指向已知能源（如移动基站）的定向天线。在移动电话领域的应用前景是能够收集足够多的环境射频能量来与移动手机的待机功耗相匹配。如果可能的话，那么移动电话将具有连续的待机能力，而不仅仅是几天时间。虽然这种特殊应用目前还不实用，但许多系统级要素的汇集正在推动适合其它应用的环境射频能量采集方案。这些要素包括低功耗元件不断普及、有更多的发射器作为能源、无源射频采集器的射频灵敏度提升以及低等效串联电阻（ESR）双层电容（也称为超级电容）的推广。诸如微控制器等低功耗电子元件的制造商正在不遗余力地降低元件功耗，同时提高性能。来自这些公司的数据手册和其它行销广告都在有意宣传几个纳安级的待机电流，以及能够从电压不到1V的电池进行升压的片上DC/DC 转换器。其它元件（如传感器等）被越来越多地设计成有助于降低总体系统功耗的无源器件。这对无电池设备来说尤其重要。通过充分的实时能量采集，无电池设备可以连续运转，但如果能量太低，就必须先储存起来，直到足够维持一次工作周期。随着元件功率水平的降低，由能量采集技术供电的系统可以工作得更加频繁。