有世界各地有許多無(wú)線設(shè)備在工作，這使人們的生活在許多方面都變得輕松舒適，但是所有這些無(wú)線設(shè)備都需要反復(fù)充電才能使用。但是，如果我們可以使用傳輸數(shù)據(jù)的相同射頻為設(shè)備充電。這項(xiàng)技術(shù)將減少或省略使用電池為設(shè)備內(nèi)部電路供電。這個(gè)想法是通過(guò)天線從射頻中獲取能量，而不是從運(yùn)動(dòng)或太陽(yáng)能中產(chǎn)生能量。本文將詳細(xì)討論 RF能量收集。

RF能量收集如何工作？

有許多可用的RF來(lái)源，但首先要了解的重要問(wèn)題是如何將RF轉(zhuǎn)換為能量或電能？該過(guò)程非常簡(jiǎn)單，就像天線接收信號(hào)的正常過(guò)程一樣。因此，讓我們使用一個(gè)簡(jiǎn)單的圖表來(lái)了解轉(zhuǎn)換過(guò)程。

來(lái)源（可以是任何設(shè)備或電子設(shè)備）電路）傳輸射頻信號(hào)，而具有內(nèi)置能量轉(zhuǎn)換電路的應(yīng)用電路接收射頻，射頻隨后在天線的整個(gè)長(zhǎng)度上引起電勢(shì)差，并產(chǎn)生電荷載流子通過(guò)天線的運(yùn)動(dòng)。電荷載流子移至 RF到DC轉(zhuǎn)換電路，即，電荷現(xiàn)在使用臨時(shí)存儲(chǔ)在電容器中的電路轉(zhuǎn)換為DC電流。然后使用功率調(diào)節(jié)電路，將能量放大或轉(zhuǎn)換為負(fù)載所需的電勢(shì)值。

有許多發(fā)送RF信號(hào)的源，例如衛(wèi)星站，無(wú)線電站，無(wú)線上網(wǎng)。任何裝有RF能量收集電路的應(yīng)用程序都將接收信號(hào)并將其轉(zhuǎn)換為電能。

當(dāng)接收天線接收到信號(hào)并導(dǎo)致整個(gè)天線長(zhǎng)度上的電勢(shì)差，這進(jìn)一步使天線的電荷載流子運(yùn)動(dòng)。這些來(lái)自天線的電荷載流子移動(dòng)到通過(guò)導(dǎo)線連接的阻抗匹配電路。 阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)（IMN）確保從天線（RF源）到整流器/電壓倍增器（負(fù)載）的功率傳輸最大。射頻電路中的阻抗與直流電路中的電阻一樣重要，這樣才能在源和負(fù)載之間實(shí)現(xiàn)最佳功率傳輸。

天線接收的RF信號(hào)具有正弦波形即是交流信號(hào)，需要轉(zhuǎn)換為直流信號(hào)。通過(guò)IMN后，整流器或倍壓電路根據(jù)應(yīng)用需要對(duì)信號(hào)進(jìn)行整流和放大。整流器電路不是半波，全波或橋式整流器，而是電壓倍增器（一種特殊的整流器）電路，可對(duì)信號(hào)進(jìn)行整流，并根據(jù)應(yīng)用需求對(duì)整流后的信號(hào)進(jìn)行升壓。

使用電壓倍增器將交流電轉(zhuǎn)換為直流電，將其轉(zhuǎn)移到電源管理電路，該電路使用電容器或電池進(jìn)行存儲(chǔ)，并在需要時(shí)將其提供給負(fù)載（應(yīng)用程序）。

RF si的來(lái)源 是什么？

如前所述，有許多設(shè)備使用RF信號(hào)，這意味著將有許多接收RF信號(hào)的源來(lái)收集能量。

射頻源（可以用作能源）是：

無(wú)線電臺(tái)：陳舊但值得，廣播電臺(tái)定期發(fā)出可用作信號(hào)源的RF信號(hào)

電視臺(tái)：這也是一個(gè)古老但值得的信號(hào)源，它以24/7的頻率發(fā)送信號(hào)，被認(rèn)為是很好的能量源。

移動(dòng)電話(huà)和基站：數(shù)十億部移動(dòng)電話(huà)及其基站發(fā)出RF信號(hào)，因此，RF信號(hào)是一種良好的能源。

無(wú)線網(wǎng)絡(luò)：隨處可見(jiàn)許多Wi-Fi路由器和無(wú)線設(shè)備，它們也應(yīng)被視為從RF收集能量的良好來(lái)源。

這些是世界各地的主要設(shè)備是可以用來(lái)收集能量（即產(chǎn)生電能）的主要RF來(lái)源。

無(wú)線電能量收集的實(shí)際應(yīng)用

使用RF系統(tǒng)的能量收集器的一些應(yīng)用如下：

RFID卡： RFID（射頻識(shí)別）技術(shù)使用能量收集通過(guò)接收來(lái)自RFID閱讀器本身的RF信號(hào)為其“標(biāo)簽”充電?？梢栽谫?gòu)物中心，地鐵，火車(chē)站，工業(yè)，大學(xué)和許多其他地方看到該應(yīng)用程序。

研究或評(píng)估：公司Powercast推出了評(píng)估板-“ P2110評(píng)估板”，可用于研究目的或評(píng)估一些新應(yīng)用程序，考慮到所需的和接收的功率以及評(píng)估后要進(jìn)行的更改。

除了這些實(shí)際應(yīng)用之外，還有許多領(lǐng)域可以使用能量收集技術(shù)，例如在工業(yè)監(jiān)控，農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域。

RF能量收集的限制

具有良好的應(yīng)用程序和許多優(yōu)點(diǎn)，也有一些缺點(diǎn)，這些缺點(diǎn)是由于該方面的現(xiàn)有限制而引起的。

因此，RF的局限性能量收集系統(tǒng)是：

依賴(lài)性： RF能量收集系統(tǒng)的唯一依賴(lài)性是e接收到的射頻信號(hào)質(zhì)量。由于大氣變化或物理障礙，RF值會(huì)降低，并且會(huì)阻止RF信號(hào)的傳輸，從而導(dǎo)致輸出功率較低。

效率：由電子組件組成，這些電子組件會(huì)隨著時(shí)間的流逝而失去功能，并且如果不進(jìn)行相應(yīng)的更改，其效果會(huì)很差。結(jié)果，這將影響整個(gè)系統(tǒng)的效率并提供不正確的輸出。

復(fù)雜性：需要根據(jù)系統(tǒng)的應(yīng)用設(shè)計(jì)系統(tǒng)的接收器

頻率：任何旨在接收RF信號(hào)以收集能量的電路或設(shè)備都可以設(shè)計(jì)為可操作只有一個(gè)頻段，而不是多個(gè)頻段。因此，它僅限于該頻帶頻譜。

充電時(shí)間：：轉(zhuǎn)換的最大輸出功率以毫瓦或微瓦為單位。因此，應(yīng)用程序所需的功率將需要很長(zhǎng)時(shí)間才能產(chǎn)生。

除了這些局限性之外，使用射頻（RF）進(jìn)行能量收集還具有許多優(yōu)點(diǎn)

市場(chǎng)上出售的RF能量收集硬件

支持射頻能量收集的市場(chǎng)上可用的硬件是：

Powercast P2110B ：Powercast公司已經(jīng)推出了P2110B，可以使用用于評(píng)估以及基于應(yīng)用程序的使用。

應(yīng)用程序：

無(wú)電池?zé)o線傳感器

工業(yè)監(jiān)控

智能電網(wǎng)

國(guó)防

樓宇自動(dòng)化

石油和天然氣

電池充電

紐扣電池

薄膜電池

低功率電子s

功能：

轉(zhuǎn)換效率高

轉(zhuǎn)換低電平RF信號(hào)以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程應(yīng)用

可調(diào)節(jié)的電壓輸出高達(dá)5。

輸出電流高達(dá)50mA

已接收信號(hào)強(qiáng)度指示器

整個(gè)RF工作范圍

低至-12 dBm輸入的操作

可外部復(fù)位以進(jìn)行微處理器控制

工業(yè)溫度范圍

符合RoHS規(guī)定

Powercast P1110B：與P2110B和Powercast P1110B具有以下功能和應(yīng)用程序。

功能：

高轉(zhuǎn)換效率，》 70％

低功耗

可配置的電壓輸出以支持鋰離子和堿性電池充電

從0V開(kāi)始工作以支持電容器充電

接收信號(hào)強(qiáng)度指示器

寬工作范圍

操作低至-5 dBm輸入功率

工業(yè)溫度范圍

符合RoHS要求

應(yīng)用程序：

無(wú)線傳感器

工業(yè)監(jiān)控

智能電網(wǎng)

結(jié)構(gòu)健康監(jiān)控

國(guó)防

樓宇自動(dòng)化

農(nóng)業(yè)

石油和天然氣

位置感知服務(wù)

無(wú)線觸發(fā)器

低功耗電子設(shè)備。

這是兩個(gè)射頻市場(chǎng)上可買(mǎi)到的，由 Powercast公司

在IOT應(yīng)用中使用RF能量收集的設(shè)備。/strong》

隨著物聯(lián)網(wǎng)（IoT）在電子設(shè)備自動(dòng)化中的日益普及，正在為家庭和工業(yè)開(kāi)發(fā)IoT應(yīng)用程序，這些應(yīng)用程序可能需要多年才能保持供電，等待觸發(fā)。借助能量收集功能，此類(lèi)設(shè)備可以從空氣中抽出能量為自己的電池充電，或者從環(huán)境中收集足夠的能量，從而使電池甚至不需要任何外部電源即可充電。此類(lèi)自供電傳感器現(xiàn)在被稱(chēng)為“ 零功率” 無(wú)線傳感器，因?yàn)樗鼈兡軌蚴褂脹](méi)有明顯能源的無(wú)線網(wǎng)關(guān)直接在IoT云上提供傳感器數(shù)據(jù)。通過(guò)從可用的RF能源中收集電力，可以為諸如遠(yuǎn)程監(jiān)控之類(lèi)的低維護(hù)應(yīng)用開(kāi)發(fā)諸如物聯(lián)網(wǎng)傳感器之類(lèi)的新一代超低功耗（ULP）無(wú)線設(shè)備。

能量收集被認(rèn)為很像無(wú)線通信的“伴侶”技術(shù)，因?yàn)樗梢匝娱L(zhǎng)移動(dòng)設(shè)備的電池壽命，并可能使某些電子設(shè)備無(wú)需電池。
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