怎樣將射頻轉(zhuǎn)換為電能

有世界各地有許多無線設(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。這個想法是通過天線從射頻中獲取能量，而不是從運動或太陽能中產(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來源，但首先要了解的重要問題是如何將RF轉(zhuǎn)換為能量或電能？該過程非常簡單，就像天線接收信號的正常過程一樣。因此，讓我們使用一個簡單的圖表來了解轉(zhuǎn)換過程。

來源（可以是任何設(shè)備或電子設(shè)備）電路）傳輸射頻信號，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長度上引起電勢差，并產(chǎn)生電荷載流子通過天線的運動。電荷載流子移至 RF到DC轉(zhuǎn)換電路，即，電荷現(xiàn)在使用臨時存儲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)載所需的電勢值。

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

當(dāng)接收天線接收到信號并導(dǎo)致整個天線長度上的電勢差，這進(jìn)一步使天線的電荷載流子運動。這些來自天線的電荷載流子移動到通過導(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)載之間實現(xiàn)最佳功率傳輸。

天線接收的RF信號具有正弦波形即是交流信號，需要轉(zhuǎn)換為直流信號。通過IMN后，整流器或倍壓電路根據(jù)應(yīng)用需要對信號進(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，可對信號進(jìn)行整流，并根據(jù)應(yīng)用需求對整流后的信號進(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，并在需要時將其提供給負(fù)載（應(yīng)用程序）。

RF si的來源 是什么？

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

射頻源（可以用作能源）是：

無線電臺：陳舊但值得，廣播電臺定期發(fā)出可用作信號源的RF信號

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

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

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

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

無線電能量收集的實際應(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（射頻識別）技術(shù)使用能量收集通過接收來自RFID閱讀器本身的RF信號為其“標(biāo)簽”充電?？梢栽谫徫?a target="_blank">中心，地鐵，火車站，工業(yè)，大學(xué)和許多其他地方看到該應(yīng)用程序。

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

除了這些實際應(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，也有一些缺點，這些缺點是由于該方面的現(xiàn)有限制而引起的。

因此，RF的局限性能量收集系統(tǒng)是：

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

效率：由電子組件組成，這些電子組件會隨著時間的流逝而失去功能，并且如果不進(jìn)行相應(yīng)的更改，其效果會很差。結(jié)果，這將影響整個系統(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)計系統(tǒng)的接收器

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

充電時間：：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時間才能產(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

市場上出售的RF能量收集硬件

支持射頻能量收集的市場上可用的硬件是：

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

應(yīng)用程序：

無電池?zé)o線傳感器

工業(yè)監(jiān)控

智能電網(wǎng)

國防

樓宇自動化

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信號以實現(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

已接收信號強(qiáng)度指示器

整個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開始工作以支持電容器充電

接收信號強(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

國防

樓宇自動化

農(nóng)業(yè)

石油和天然氣

位置感知服務(wù)

無線觸發(fā)器

低功耗電子設(shè)備。

這是兩個射頻市場上可買到的，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)備自動化中的日益普及，正在為家庭和工業(yè)開發(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。此類自供電傳感器現(xiàn)在被稱為“ 零功率” 無線傳感器，因為它們能夠使用沒有明顯能源的無線網(wǎng)關(guān)直接在IoT云上提供傳感器數(shù)據(jù)。通過從可用的RF能源中收集電力，可以為諸如遠(yuǎn)程監(jiān)控之類的低維護(hù)應(yīng)用開發(fā)諸如物聯(lián)網(wǎng)傳感器之類的新一代超低功耗（ULP）無線設(shè)備。

能量收集被認(rèn)為很像無線通信的“伴侶”技術(shù)，因為它可以延長移動設(shè)備的電池壽命，并可能使某些電子設(shè)備無需電池。
責(zé)任編輯：wv