Đa dịch vụ chỉnh lưu độ nhạy cao để tăng cường quét năng lượng rf | báo cáo khoa học

Đa dịch vụ chỉnh lưu độ nhạy cao để tăng cường quét năng lượng rf | báo cáo khoa học

Anonim

Đối tượng

  • Kỹ thuật điện và điện tử
  • Thiết bị điện tử và spintronic

trừu tượng

Do tác động ngày càng tăng của chi phí năng lượng và dấu chân carbon, nhu cầu áp dụng các chiến lược thu hoạch năng lượng xanh, rẻ tiền là rất quan trọng để bảo tồn môi trường và nền kinh tế toàn cầu. Để giải quyết vấn đề này, tính khả thi của việc thu hoạch năng lượng RF xung quanh mật độ năng lượng thấp đồng thời từ nhiều nguồn được kiểm tra. Một bộ chỉnh lưu đa cộng hưởng hiệu quả cao được đề xuất, hoạt động ở hai dải tần số (478 mật496 và 852 nhiệt869 MHz) và thể hiện sự phù hợp trở kháng thuận lợi trong phạm vi công suất đầu vào rộng (−40 đến dB10 dBm). Kết quả mô phỏng và thử nghiệm hệ số phản xạ đầu vào và công suất đầu ra được chỉnh lưu là hợp lý tuyệt vời, chứng tỏ tính hữu ích của kỹ thuật chỉnh lưu công suất thấp cải tiến này. Kết quả đo cho thấy hiệu suất hiệu quả là 54, 3% và điện áp DC đầu ra là 772, 8 mV đạt được công suất đầu vào đa âm là dB10 dBm. Hơn nữa, công suất DC đầu ra đo được từ việc thu năng lượng RF từ nhiều dịch vụ đồng thời thể hiện mức tăng gấp 3, 14 và 7, 24 so với chỉnh lưu tần số đơn ở mức tương ứng là 490 và 860 MHz. Do đó, bộ chỉnh lưu có độ nhạy cao đa dịch vụ được đề xuất là một kỹ thuật đầy hứa hẹn để cung cấp nguồn năng lượng bền vững cho các ứng dụng năng lượng thấp trong môi trường đô thị.

Giới thiệu

Thu hoạch năng lượng AMBIENT đang thu hút sự quan tâm rộng rãi vì nó có tiềm năng cung cấp một nguồn năng lượng bền vững cho sự phát triển và bảo vệ môi trường trong tương lai. Nỗ lực nghiên cứu đáng kể đã hướng đến các thiết bị cấu hình thấp, năng lượng thấp, tiết kiệm năng lượng và tự bền vững nhằm thu hoạch năng lượng từ các nguồn không cạn kiệt như năng lượng mặt trời, nhiệt, sinh khối, các nguồn cơ học (ví dụ như gió, động học, rung động và đại dương sóng) nước thải, và năng lượng vi sóng. Một bộ đánh giá kỹ lưỡng được đưa ra trong tài liệu 1, 2, 3, 4 . Trong số các nguồn năng lượng xanh này, đã có sự quan tâm ngày càng tăng đối với việc quét năng lượng tần số vô tuyến (RF), vì sự sẵn có của năng lượng RF xung quanh đã tăng lên do những tiến bộ trong hệ thống truyền thông và truyền thông không dây. Hơn nữa, sự phát triển của công nghệ truyền tải điện không dây (WPT) 5 cho phép cảm biến vi mô 6, thiết bị điện tử di động 7, giao diện thần kinh cấy ghép không dây 8 và hệ thống RFID thụ động trường xa (nhận dạng tần số vô tuyến) 9, 10, 11 hoạt động mà không cần pin đã kích hoạt động lực cho thu hoạch năng lượng RF.

Thu hoạch năng lượng RF hiệu quả là một vấn đề rất thách thức, vì nó liên quan đến mức năng lượng RF rất thấp có sẵn trong môi trường. Hơn nữa, mức năng lượng có thể quét có thể thay đổi một cách khó lường, tùy thuộc vào một số yếu tố như khoảng cách từ nguồn điện, phương tiện truyền dẫn, mật độ lưu lượng viễn thông và hướng ăng ten. Phần lớn các tài liệu có sẵn về chỉnh lưu RF đã được dành riêng cho chỉnh lưu băng hẹp, về cơ bản hoạt động ở một tần số duy nhất và do đó cung cấp công suất đầu ra DC thấp 12, 13 . Các cấu trúc liên kết khác nhau, chẳng hạn như bộ nhân đôi điện áp hoặc hệ số nhân đã được sử dụng để tăng hiệu suất chuyển đổi RF sang DC và điện áp DC đầu ra cho các ứng dụng cụ thể 14, 15, 16 . Tuy nhiên, từ góc độ quét RF xung quanh, thu năng lượng từ các tần số khác nhau có thể tối đa hóa việc thu thập năng lượng và do đó làm tăng công suất DC đầu ra. Các mảng siêu băng rộng và trực tràng băng rộng đã được đề xuất như một giải pháp tiềm năng 17, 18 . Tuy nhiên, trong một số trường hợp, kết quả mô phỏng và thực nghiệm không được cung cấp để chứng minh kết quả 17 . Một trực tràng băng thông rộng bao gồm một mảng trực tràng xoắn ốc phân cực kép hoạt động trên dải tần số 2 chàng18 GHz đã được trình diễn 18 . Công suất DC được chỉnh lưu được đặc trưng là một hàm của tải DC, tần số RF và phân cực cho mật độ công suất trong khoảng từ 10 −5 đến 10 1 mW / cm 2 . Tuy nhiên, trực tràng được đề xuất đã được khớp ở một mức năng lượng RF đầu vào duy nhất cho một điện trở tải được chỉ định cho đặc tính. Ngoài ra, do giá trị Q thấp của mạch chỉnh lưu, hiệu suất chuyển đổi là một phần nhỏ của 1% tại −15, 5 dBm. Từ quan điểm thiết kế, mặc dù tương đối dễ dàng để đạt được ăng-ten băng thông rộng, nhưng rất khó để nhận ra một trực tràng băng rộng do tính không tuyến tính của trở kháng chỉnh lưu với công suất đầu vào trên dải tần số 19 .

Để giải quyết vấn đề này, một cách tiếp cận đầy hứa hẹn là sử dụng cấu hình băng tần kép hoặc đa băng tần. Điều này có thể tối đa hóa hiệu suất chuyển đổi năng lượng (PCE) ở các tần số cụ thể nơi có mức tín hiệu xung quanh tối đa. Các hệ thống thu năng lượng RF băng tần kép khác nhau đã được chứng minh 20, 21, 22, 23, 24, tuy nhiên một phân tích tín hiệu lớn của bộ chỉnh lưu thường không được cung cấp trong phạm vi công suất đầu vào rộng. Việc khai thác năng lượng RF băng tần kép sử dụng kết hợp trở kháng băng tần kép giới hạn tần số đã được đề xuất 20 và PCE được hiển thị trên dải công suất cao từ 0 đến 160 mW, tuy nhiên nó chỉ được khớp ở mức công suất đầu vào duy nhất (10 dBm) . Một mạch gặt năng lượng băng hẹp kép CMOS được mô hình hóa ở mức năng lượng môi trường 21 . Một lần nữa, hiệu suất của bộ chỉnh lưu được thể hiện chỉ với các mức công suất đầu vào duy nhất là −19 và .319.3 dBm tại 2 GHz và 900 MHz, và một phân tích tín hiệu lớn đã không được trình bày. Một trực tràng băng tần kép nhỏ gọn hoạt động ở mức 915 MHz và 2, 45 GHz đã được trình diễn 22 và PCE được hiển thị cho các mức công suất đầu vào là −15, −9 và dB3 dBm. Tuy nhiên, hệ số phản xạ được đánh giá ở một mức công suất sự cố. Hơn nữa, kết quả hiệu quả với kích thích âm kép đồng thời và kích thích âm đơn (ở mức 915 MHz) rất giống nhau, do đó tác động của việc áp dụng kỹ thuật băng tần kép không thể hiện lợi thế rõ ràng so với băng tần đơn. Một trực tràng tần số kép cho WPT đã được đề xuất 23, đạt được hiệu suất chuyển đổi là 84, 4% và 82, 7% tại 2, 45 và 5, 8 GHz với mức công suất đầu vào cao tương ứng là 89, 84 và 49, 09 mW. Các mức công suất này vượt xa mức môi trường xung quanh trong môi trường 19 . Một trực tràng thu hoạch năng lượng mặt trời và năng lượng điện từ (EM) phù hợp đã được trình bày 24 và PCE được cung cấp công suất đầu vào −30 đến 5 dBm, đạt hiệu suất lên tới 40% tại 1, 85 GHz cho mức năng lượng đầu vào cao hơn (trên dB5 dBm ). Tuy nhiên, hệ số phản xạ không được cung cấp ở dải công suất đầu vào thấp.

Một trực tràng đa cộng hưởng sử dụng ăng-ten và bộ chỉnh lưu nhiều lớp đã được đánh giá cho mức công suất nhận được từ −16 dBm đến +8 dBm RF, nhưng bố trí mạch chỉnh lưu và phân tích tín hiệu lớn không được cung cấp để làm rõ các phát hiện 25 . Hơn nữa, một trực tràng cho truyền thông sinh học ba băng tần đã được đề xuất sử dụng ăng-ten ba băng tần và bộ chỉnh lưu tần số đơn 26 . Tuy nhiên, trực tràng này không phù hợp để quét năng lượng RF do hiệu quả thấp ở mức năng lượng đầu vào thấp hơn. Một trực tràng ba băng tần khác thể hiện hiệu suất RF-DC trong phạm vi công suất đầu vào to14 đến +20 dBm 27, tuy nhiên kết quả hệ số phản xạ chỉ được đánh giá ở một mức công suất đầu vào. Chỉnh lưu này đã được hiển thị để thu được 7, 06 μW năng lượng DC từ ba nguồn đồng thời ở mức công suất đầu vào cao +10 dBm. Một hệ thống thu hoạch đa băng tần cũng đã được đề xuất trong đó bốn máy gặt riêng lẻ được thiết kế để bao gồm bốn dải tần số 28 . Tuy nhiên, phân tích tín hiệu lớn không được cung cấp trong phạm vi công suất đầu vào rộng. Hơn nữa, hệ thống thu hoạch được đề xuất có độ nhạy tối thiểu −25 dBm, trong khi trong môi trường thực tế, cần có hệ thống nhạy hơn vì mức công suất RF có sẵn rất thấp 19 .

Các mạng kết hợp trở kháng có thể điều chỉnh đã được chứng minh để thu thập tín hiệu RF từ nhiều nguồn khác nhau và chuyển đổi chúng thành nguồn DC 29 . Tuy nhiên, từ quan điểm ứng dụng, đây vẫn là chỉnh lưu tần số đơn và nó không được áp dụng rộng rãi cho việc quét năng lượng RF môi trường nơi công suất khả dụng rất thấp.

Để tăng lượng năng lượng RF được quét bởi một trực tràng, điều quan trọng là phải xác định và thu hoạch nhiều nguồn tần số xung quanh trong phạm vi năng lượng thực tế có sẵn của chúng. Nghiên cứu trước đây của chúng tôi đã chứng minh tính khả thi của việc thu hoạch năng lượng RF thông qua các cuộc điều tra tại hiện trường RF và phân tích công suất tối đa có sẵn ở các khu vực đô thị của Melbourne, Úc 19 . Công suất khả dụng tối đa cho các dải tần số khác nhau dựa trên khẩu độ ăng-ten và số lượng ăng-ten trong một khu vực thu thập nhất định đã được phân tích. Kết quả đo và phân tích chỉ ra rằng các hệ thống di động và nguồn phát sóng rất phù hợp để thu hoạch, với công suất RF có thể quét được, từ 40 đến dB10 dBm. Điều này xác định hai cân nhắc quan trọng trong việc thiết kế trực tràng hiệu quả cho thu hoạch năng lượng RF: nguồn năng lượng RF xung quanh có thể quét được có sẵn và phương sai đáng kể của công suất này.

Các giải pháp chỉnh lưu RF thành DC được đề xuất trong tài liệu gần đây đã tập trung vào việc tối đa hóa hiệu quả hệ thống ở mức nhất định và thường khá cao, mức năng lượng đầu vào. Điều này bỏ qua các vấn đề liên quan đến biến đổi công suất đầu vào có thể dẫn đến các biến đổi không mong muốn trong mạng phù hợp do tính phi tuyến của diode. Ngoài ra, các mức độ có thể thay đổi của công suất RF xung quanh đã được hiển thị là các mức độ thấp hơn. Do đó, dựa trên các kết quả nghiên cứu và khuyến nghị trước đây của chúng tôi 19, một giải pháp thu năng lượng hiệu quả có thể bao gồm một mạch kết hợp nhiều băng tần ở các tần số cụ thể có công suất tín hiệu tối đa, cho phép thu năng lượng lớn hơn do kết hợp các tín hiệu RF. Điều này cũng dẫn đến công suất cao hơn được cung cấp cho một bộ chỉnh lưu duy nhất, sử dụng chức năng diode hiệu quả hơn.

Bài viết này trình bày một phương pháp thu hoạch năng lượng RF có thể quét sạch một loạt các mức năng lượng xung quanh, có độ lớn thấp hơn các kỹ thuật được báo cáo trước đây trong tài liệu. Một mạch chỉnh lưu cộng hưởng kép hiệu quả được đề xuất, phù hợp với cổng đầu vào 50 at ở mức 490 và 860 MHz trên dải công suất RF đầu vào thấp rộng từ −40 đến dB10 dBm. Mạng kết hợp cộng hưởng kép được đề xuất hoạt động hiệu quả ở hai dải tần số thu hoạch được xác định trong phạm vi công suất đầu vào rộng, tối đa hóa nguồn DC bằng cách quét hai nguồn đồng thời.

Phần còn lại của bài viết này được tổ chức như sau. Đầu tiên, các kết quả chính cho hệ số phản xạ và công suất DC đầu ra được trình bày. Sau đó, phần Thảo luận tóm tắt kết quả và chứng minh ý nghĩa tiềm năng của chúng, những hạn chế của nghiên cứu này, câu hỏi mở và nghiên cứu trong tương lai. Cuối cùng, phần Phương pháp mô tả thiết kế chỉnh lưu được đề xuất.

Các kết quả

Một bộ chỉnh lưu cộng hưởng kép được chế tạo trên đế FR8 4 1, 58 mm với hằng số điện môi ε r ≈ 4, 5 và tiếp tuyến mất δ ≈ 0, 025. Các tham số cơ chất này được đo bằng phương pháp Nicolson-Ross 30 để có thể sử dụng các giá trị chính xác trong thiết kế chỉnh lưu. Một bức ảnh của bộ chỉnh lưu cộng hưởng kép được chế tạo được hiển thị trong Hình. 1 mô tả cổng RF đầu vào, các thành phần gộp mạng kết hợp băng tần kép, điốt Schottky và đầu cuối đầu ra. Hiệu suất của bộ chỉnh lưu được xác minh bằng cách đo các thuộc tính phản xạ đầu vào và công suất đầu ra được tính từ điện áp DC đầu ra đo được cho các công suất đầu vào từ −40 đến dB10 dBm.

Image

Hình ảnh kích thước đầy đủ

Hệ số phản xạ

| S 11 | của bộ chỉnh lưu được đánh giá bằng bộ phân tích mạng vector (VNA). VNA đã được hiệu chuẩn lại cho từng mức công suất đầu vào. Hình 2 so sánh mô phỏng và đo lường | S 11 | so với tần số của mạch chỉnh lưu cộng hưởng kép ở bốn mức công suất đầu vào khác nhau từ −40 đến dB10 dBm. Các kết quả đo cho thấy sự đồng ý rất tốt với các mô phỏng. Sự phản xạ cao hơn một chút đã được quan sát cho các tần số cộng hưởng ở phần dưới của dải công suất đầu vào (do các đặc tính của diode). Tuy nhiên, mạch chỉnh lưu được đề xuất là phù hợp (| S 11 | <10 dB) ở các dải tần mong muốn là 478 mật496 MHz và 852 mật869 MHz trong phạm vi công suất đầu vào rộng từ −40 đến dB10 dBm. Sự khác biệt nhỏ giữa mô phỏng và đo lường là do độ chính xác trích xuất ký sinh.

Image

(a) −10 dBm. (b) −20 dBm. (c) −30 dBm. (d) −40 dBm.

Hình ảnh kích thước đầy đủ

Nguồn DC đầu ra

Trong miền tần số, phương pháp phân tích Cân bằng hài hòa cung cấp cách xử lý toàn diện cho một vấn đề đa bán cầu 18 . Phương pháp thực chất có tính đến thành phần DC và một số sóng hài được chỉ định, đồng thời cho phép khả năng xác định trở kháng nguồn và kết thúc điều hòa. Một mô phỏng Cân bằng hài được sử dụng để đánh giá số lượng điện áp DC đầu ra của bộ chỉnh lưu cộng hưởng kép cho cả đầu vào một âm và hai âm. Điện áp DC đầu ra trên điện trở tải cũng được đo và sử dụng để tính công suất DC đầu ra. Các phép đo được thực hiện bằng cách sử dụng bộ tạo tín hiệu tổng hợp Wiltron 68247B làm nguồn năng lượng RF cho mạch chỉnh lưu. Ghi lại điện áp DC đầu ra qua điện trở tải đã đạt được với đồng hồ đo điện áp kỹ thuật số Fluke 79III. Công suất nguồn RF ban đầu được đặt ở mức dB10 dBm và giảm xuống ở mức 2 dB. Trong trường hợp đo băng tần kép, hai bộ tạo tín hiệu RF được đưa đến mạch chỉnh lưu đồng thời thông qua bộ kết hợp nguồn.

Các kết quả mô phỏng và đo lường cho các âm đầu vào đơn và kép được tóm tắt trong Hình 3 (a) và (b). Một điện áp DC đo được là 772, 8 mV đạt được với hai âm đầu vào đồng thời ở công suất đầu vào −10 dBm. Đối với các phép đo âm đơn, các điện áp DC 436 mV và 286 mV ở mức tương ứng là 490 MHz và 860 MHz. Sự so sánh giữa các bộ chỉnh lưu đơn 490 và 860 MHz làm nổi bật tác động của tần số đầu vào trên PCE. Một lượng điện áp DC cao hơn có thể được tạo ra ở tần số thấp hơn. Sự khác biệt này đến từ việc giảm hiệu suất của diode ở tần số cao hơn do điện dung tiếp giáp của diode 31 cao hơn.

Image

(Phạm vi công suất này được liên kết với nguồn tín hiệu).

Hình ảnh kích thước đầy đủ

Quan trọng hơn, điện áp DC cao hơn một chút có thể được tạo ra với bộ chỉnh lưu cộng hưởng kép so với tổng điện áp đầu ra từ hai dải đơn, đặc biệt là ở các mức công suất đầu vào thấp hơn như trong Hình 3 (b) cho thấy phần công suất thấp hơn của Hình 3 (a) chi tiết hơn. Bằng cách tối đa hóa việc thu thập năng lượng từ nhiều nguồn có tần số khác nhau và cung cấp năng lượng kết hợp cho mạch chỉnh lưu, hiệu suất chuyển đổi diode được tăng cường dẫn đến mức điện áp chỉnh lưu cao hơn. Hình 4 so sánh công suất DC đầu ra được mô phỏng và đo cho mạch chỉnh lưu cộng hưởng kép với cả hai âm đầu vào đơn và kép. Công suất DC đo được là 17, 3 W và 7, 5 W có thể được tạo ra ở mức 490 MHz và 860 MHz tương ứng với đầu vào âm đơn −10 dBm (100 W). Điều này thể hiện hiệu quả thực sự của 17, 3% và 7, 5% đối với chỉnh lưu dải đơn riêng lẻ (xem Hình 5). Tuy nhiên, công suất đầu ra DC đo được với hai âm đầu vào đồng thời −10 dBm là 54, 3 W tương ứng với hiệu suất hiệu quả là 54, 3% cho bộ chỉnh lưu băng tần kép (xem Hình 6). Điều này thể hiện công suất DC đầu ra tăng 3, 14 và 7, 24 lần so với kích thích âm đơn ở mức tương ứng là 490 MHz hoặc 860 MHz. Xu hướng này thể hiện rõ ở mức năng lượng đầu vào thấp (khoảng 40 W). Hơn nữa, có sự gia tăng đáng kể trong PCE của bộ chỉnh lưu cộng hưởng kép cho các mức công suất đầu vào thấp hơn (<40 W).

Image

Hình ảnh kích thước đầy đủ

Image

Hình ảnh kích thước đầy đủ

Image

Hình ảnh kích thước đầy đủ

Ở đây, hiệu quả hiệu quả được định nghĩa là tỷ lệ của nguồn DC đầu ra so với công suất RF đầu vào khả dụng thay vì công suất được cung cấp cho điốt (phương trình (1)). Mức công suất khả dụng được liên kết với nguồn tín hiệu. Đối với bộ cộng hưởng đơn, công suất đầu vào khả dụng là −10 dBm và công suất được cung cấp cũng −10 dBm (giả sử không mất). Tuy nhiên, bằng cách tạo một mạng kết hợp cộng hưởng kép, công suất được cung cấp cho điốt là −7 dBm (tổng công suất đầu vào từ hai bộ tạo tín hiệu) nhưng công suất khả dụng vẫn là dB10 dBm.

Image

Do đó, việc kết hợp các tín hiệu RF đầu vào thành một giai đoạn chỉnh lưu duy nhất dẫn đến bộ chỉnh lưu có độ nhạy cao, có thể áp dụng rộng rãi cho việc quét năng lượng RF môi trường thực. Kỹ thuật đa băng tần này có thể cung cấp nguồn DC cao hơn so với việc kết hợp hai mạch chỉnh lưu tần số riêng biệt hoạt động ở cùng tần số. Điều này là do thực tế là việc thu năng lượng RF từ nhiều nguồn có sẵn đồng thời làm tăng công suất được cung cấp cho bộ chỉnh lưu, giúp cải thiện hiệu suất chuyển đổi diode và do đó nâng cao công suất DC đầu ra. Bảng 1 tóm tắt công việc này so với công việc được công bố trước đó.

Bảng kích thước đầy đủ

Để cung cấp một kịch bản thực tế cho bộ chỉnh lưu băng tần kép được đề xuất, kết quả đo được thực hiện ở ba vùng ngoại ô của Melbourne, Úc, phù hợp với kết quả nghiên cứu trước đây của chúng tôi 19 . Bảng 2 tóm tắt các kết quả đo môi trường này. Cần lưu ý rằng băng tần thấp hơn (478 mật496 MHz) có băng thông phân đoạn 3, 67% và băng tần cao hơn (852 mật869 MHz) có băng thông phân đoạn khoảng 2%. Do đó, các tần số RF khác nhau từ các nguồn khác nhau có thể được thu hoạch trong hai dải này. Các kết quả đo môi trường chứng minh tính khả thi của việc thu hoạch năng lượng EM xung quanh từ nhiều nguồn cùng một lúc.

Bảng kích thước đầy đủ

Thảo luận

Tính khả thi của việc thu hoạch năng lượng EM xung quanh từ nhiều nguồn đồng thời được nghiên cứu trong bài viết này. Bộ chỉnh lưu cộng hưởng kép được đề xuất hoạt động ở hai dải tần số (478 1949496 và 852 mật869 MHz), được sử dụng để phát sóng và hệ thống di động tương ứng. Bộ chỉnh lưu cộng hưởng kép thể hiện kết hợp trở kháng thuận lợi trên dải công suất đầu vào rộng (−40 đến dB10 dBm) tại hai dải này. Độ nhạy và dải động đạt được chứng minh tính hữu ích của kỹ thuật chỉnh lưu công suất đầu vào thấp sáng tạo này. Kết quả mô phỏng và thử nghiệm hệ số phản xạ đầu vào và công suất đầu ra được điều chỉnh là phù hợp tuyệt vời. Kết quả đo cho thấy rằng một đầu vào hai âm cho hệ thống thu năng lượng RF băng tần kép được đề xuất có thể tạo ra công suất gấp 3, 14 và 7, 24 lần so với một âm đơn ở mức tương ứng là 490 hoặc 860 MHz, mang lại hiệu quả đo được là 54, 3% cho một kép - công suất đầu vào của âm thanh −10 dBm. Rõ ràng là kỹ thuật chỉnh lưu cộng hưởng kép này làm tăng hiệu suất chuyển đổi hiệu quả RF thành DC và do đó, nguồn DC có thể phục hồi cho các ứng dụng năng lượng thấp. Ngoài ra, từ góc độ thiết kế và kinh tế, việc sử dụng một số lượng lớn các thành phần (ví dụ ăng-ten, điốt) để nhận ra các mạch chỉnh lưu riêng lẻ cho mỗi dải tần số sẽ tạo thêm chi phí. Để cung cấp kết quả đo thực tế hơn, bộ chỉnh lưu băng tần kép được đề xuất đã được thử nghiệm ở ba vùng ngoại ô của Melbourne, Úc. Do đó, kỹ thuật băng tần kép này cung cấp một giải pháp đơn giản và hiệu quả về chi phí, điều này rất quan trọng đối với các hệ thống khai thác năng lượng môi trường. Kỹ thuật sáng tạo này có khả năng tạo ra nguồn năng lượng vĩnh viễn khả thi cho các ứng dụng năng lượng thấp trong môi trường đô thị.

Giới hạn của nghiên cứu, câu hỏi mở và công việc trong tương lai

Việc sử dụng điốt phù hợp hơn với các ứng dụng năng lượng thấp ( P i <−20 dBm) có thể làm tăng độ nhạy điện áp, dẫn đến hiệu suất chuyển đổi RF-DC cao hơn 32 . Áp dụng kích thích dạng sóng được tối ưu hóa công suất cho mạch chỉnh lưu trong các dải tần số này, có thể tạo ra một lượng điện DC cao hơn khi so sánh với các kích thích âm đơn và kép với cùng công suất đầu vào 33, 34 . Tuy nhiên, kỹ thuật này không áp dụng cho thu hoạch năng lượng trong đó dạng sóng đầu vào là tùy ý.

Việc sử dụng kỹ thuật chỉnh lưu cộng hưởng kép được đề xuất của chúng tôi để kết hợp các mạch cộng hưởng cho bất kỳ dải tần số tùy ý nào khác có thể dẫn đến cải thiện PCE, miễn là các điốt phù hợp cho các dải tần mong muốn được chọn. Lưu ý rằng bằng cách tăng tần số hoạt động, hiệu suất chỉnh lưu suy giảm do điện dung tiếp giáp cao hơn của diode. Do đó, điện áp đầu ra thấp hơn được dự kiến ​​ở các dải tần số cao hơn.

Mục tiêu của công việc tương lai của chúng tôi là thiết kế một mảng trực tràng đa băng tần để tăng cường thu hoạch năng lượng RF. Hơn nữa, việc tăng băng thông, độ nhạy và hiệu quả cũng sẽ được nghiên cứu.

Phương pháp

Mục tiêu chính trong việc thiết kế một hệ thống thu hoạch RF hiệu quả là tạo ra công suất đầu ra DC cao. Hướng tới mục tiêu này, một bộ chỉnh lưu có độ nhạy cao là rất quan trọng để quét RF tối ưu. Một yếu tố quan trọng chi phối độ nhạy của bộ chỉnh lưu là điện áp ngưỡng của diode được sử dụng để chỉnh lưu. Các diode phải có khả năng chuyển đổi trên các kênh trên mức năng lượng môi trường xung quanh rất thấp.

Để giải quyết vấn đề độ nhạy này, một hệ thống quét năng lượng từ nhiều dải tần số và kết hợp chúng để kích hoạt mạch chỉnh lưu được đề xuất. Sơ đồ khối chung của hệ thống được đề xuất được mô tả trong hình 7. Các nguồn năng lượng RF môi trường khác nhau có tần số khác nhau được thu thập bởi một ăng ten được thiết kế phù hợp và được đưa đến mạch chỉnh lưu thông qua mạng kết hợp nhiều băng tần. Mạch chỉnh lưu chuyển đổi sự kết hợp tín hiệu RF thành nguồn DC cho các ứng dụng năng lượng thấp. Phương án trong bài báo này hiện thực hóa một mạch kết hợp cộng hưởng kép là sự chuyển đổi giữa đầu ra ăng ten danh nghĩa 50 and và thiết bị chỉnh lưu phi tuyến tính ở mức 490 và 860 MHz. Dựa trên Kế hoạch phổ tần số 35 của Úc, các băng tần này được phân bổ cho các dịch vụ phát sóng và hệ thống di động.

Image

Hình ảnh kích thước đầy đủ

Lựa chọn thiết bị

Do công suất xung quanh rất thấp có sẵn trong môi trường thực 19, nên cần có một thiết bị chỉnh lưu điện áp ngưỡng rất thấp để tăng độ nhạy. Vì lý do này, điốt Schottky (GaAs hoặc Si) thường được sử dụng để thu hoạch năng lượng RF. Trong công việc này, máy dò Schottky lò vi sóng HSMS2820 ( C j0 = 0, 7 pF, R s = 6, I s = 2.2e 8 A) được chọn do hiệu suất tần số cao tuyệt vời, điện trở chuỗi thấp ( R s ) và đường giao nhau điện dung ( C j ) và điện áp ngưỡng thấp với dòng bão hòa cao 31 . Điện áp ngưỡng thấp này (0.15 Hay0.3 V) hỗ trợ chỉnh lưu ở mức năng lượng đầu vào thấp.

Đề xuất thiết kế chỉnh lưu

Để thiết kế hệ thống thu hoạch RF hiệu quả, độ không tuyến tính của trở kháng chỉnh lưu với tần số và công suất đầu vào phải phù hợp với đầu ra 50 of của anten ở các dải tần mong muốn. Do đó, trở kháng đầu vào diode như là một hàm của tần số và các mức công suất khác nhau đã được tính toán và phân tích 36 . Để phù hợp với trở kháng đầu vào của bộ chỉnh lưu với đầu ra 50 of của anten, phải xác định tổng trở kháng tải cho công suất và tần số đầu vào khác nhau. Một mạch điện bao gồm một cặp Schottky Barrier Diodes (SBD) được kết thúc bằng điện trở tải ( R Load = 11 kΩ) và tụ điện bỏ qua đầu ra ( C2 = 6.8 pF) được mô phỏng bằng phần mềm Agilent ADS. Hình 8 cho thấy hình dạng đề xuất của cấu trúc liên kết nhân đôi điện áp 31, 37 . Cấu trúc bộ chỉnh lưu nhân đôi điện áp được sử dụng để thiết kế hệ thống chuyển đổi nguồn RF-DC vì cấu trúc liên kết này rất phù hợp với chỉnh lưu công suất thấp. Các điện trở và tụ điện ở đầu ra sẽ lọc tần số cao. Điện trở tải cao (11 kΩ) được chọn để quan sát điện áp đầu ra hợp lý ở dòng điện rất thấp. Sử dụng phân tích Thông số S tín hiệu lớn trong phần mềm Agilent ADS, trở kháng tải và tụ bỏ qua được xác định và tối ưu hóa.

Image

Hình ảnh kích thước đầy đủ

Bộ chỉnh lưu nhân đôi điện áp trong Hình 8 bao gồm một bộ chỉnh lưu cực đại được hình thành bởi D2 và bỏ qua tụ C2 (6, 8 pF) và một kẹp điện áp được hình thành bởi D1 và C1 (tổng điện dung của các đường truyền và điện dung ký sinh của diode ( C p )). Trong pha âm của đầu vào, dòng điện chạy qua D1 trong khi D2 bị cắt. Điện áp trên D1 không đổi xung quanh điện áp ngưỡng của nó và điện áp tại nút 1 được nạp vào - V th1 (trong đó - V th1 là điện áp ngưỡng của D1 ). Ở cực đại âm, điện áp trên C1 là V amp - V th1 (trong đó V amp là biên độ của tín hiệu đầu vào). Trong pha dương của đầu vào, dòng điện chạy qua D2 trong khi D1 bị cắt. Điện áp trên C1 vẫn giữ nguyên như pha trước vì không có cách nào để phóng điện. Ở cực đại dương, điện áp trên D1 là 2 V amp - V th1 . Vì D2 đang dẫn dòng điện để sạc C2 , nên điện áp ở đầu ra là V out = 2 V amp - V th1 - V th2 .

Mạch tương đương DC của SBD là nguồn điện áp nối tiếp với điện trở tiếp giáp R j , thu được bằng cách phân biệt đặc tính dòng điện áp diode và được đưa ra theo phương trình (2) 31, 38 :

Image

Trong đó n là hệ số lý tưởng của diode, K là hằng số của Boltzmann, T là nhiệt độ tính bằng độ Kelvin, q là điện tích, I s là dòng bão hòa diode và I b là dòng điện phân cực ngoài. Ở mức năng lượng thấp, dòng bão hòa rất nhỏ ( I s = 2.2 e 8 A) và đối với một diode không phân cực, I b = 0. Do đó, giá trị kết quả của điện trở tiếp giáp ở nhiệt độ phòng là khoảng 1, 7 MΩ. Vì dòng bão hòa phụ thuộc nhiều vào nhiệt độ, R j sẽ còn cao hơn ở nhiệt độ thấp hơn có xu hướng giảm điện áp đầu ra. Khi công suất đầu vào tăng, một số dòng điện được điều chỉnh tuần hoàn sẽ làm giảm giá trị của R j và hiện tượng này sẽ làm tăng giá trị của điện áp đầu ra DC. Hơn nữa, cần nhấn mạnh rằng dòng điện được chỉnh lưu được tạo ra bởi diode thứ nhất ( D1 ) trong Hình 8 tạo thành dòng phân cực ngoài của diode thứ hai ( D2 ) sẽ giúp giảm R j và do đó độ nhạy phát hiện được cải thiện . Do đó, tùy thuộc vào lượng dòng phân cực có sẵn, R j thay đổi (phương trình (2)), do đó mạng phù hợp sẽ thay đổi, điều này ảnh hưởng đến lượng điện được cung cấp cho diode và dẫn đến các giá trị khác nhau của PCE.

Một diode rào cản Schottky có thể được mô hình hóa bằng mạch tương đương tuyến tính như trong Hình 9, trong đó L p và C p là điện cảm và điện dung ký sinh của diode tương ứng do đóng gói ( L p = 2 nH và C p = 0, 08 pF) nói chung là không mong muốn 39 . Mô hình tuyến tính này được sử dụng để xác định trở kháng diode ở công suất đầu vào nhất định.

Image

Hình ảnh kích thước đầy đủ

Trở kháng diode được phân tích bằng cách sử dụng một trình giả lập Cân bằng hài hòa và mô hình phi tuyến của các điốt trên dải tần từ 400 đến 900 MHz ở các mức công suất đầu vào khác nhau (Hình 10). Do điện trở tiếp giáp lớn ở mức năng lượng RF đầu vào thấp, thiết bị chỉnh lưu bị tắt nếu không có mạng phù hợp. Phân tích tham số S tín hiệu lớn được thực hiện và công suất đầu vào cao hơn (liên kết với nguồn tín hiệu) được áp dụng trực tiếp vào cấu hình điốt Schottky của Hình 8, không bao gồm mạng phù hợp để bật điốt (giảm giá trị của R j ) và trích xuất giá trị trở kháng đầu vào gần đúng làm điểm bắt đầu của chúng tôi trong thiết kế mạng phù hợp. Như có thể thấy trong hình 10, với việc tăng công suất nguồn, trở kháng diode thay đổi và nó đang bắt đầu bật. Do đó, trở kháng đầu vào cần được xác định khi diode được bật để nhận ra mạng phù hợp cho mạch chỉnh lưu. Rõ ràng, với sự có mặt của một mạng phù hợp, thiết bị chỉnh lưu có thể được bật ở mức năng lượng thấp hơn, trong khi không có mạng phù hợp thì nên sử dụng công suất đầu vào cao hơn để bật diode. (Lưu ý rằng, với bộ chỉnh lưu chưa từng có, tổng công suất đầu vào được áp dụng từ nguồn tín hiệu không thể được gửi đến diode do độ phản xạ cao trong mạch).

Image

Hình ảnh kích thước đầy đủ

Mục đích là để phù hợp với trở kháng đầu vào của thiết bị với 50 Ω tại các dải tần 478 mật496 MHz và 852 198686 MHz trên một phạm vi rộng của các công suất RF đầu vào. Quy trình bắt đầu bằng cách khớp với trở kháng đầu vào của diode ở công suất nguồn cao chưa từng có và chuyển trở kháng đầu vào của diode ở các mức công suất khác nhau sang trong tỷ lệ sóng đứng điện áp (VSWR) <2 trên biểu đồ Smith. Quy trình này giả định rằng trở kháng đầu vào diode không thay đổi mạnh trong dải công suất thấp này. Các kết quả mô phỏng của Hình 10 chứng minh rằng đây là trường hợp.

Để cung cấp năng lượng tối đa từ ăng-ten đến mạch chỉnh lưu, mạng chỉnh lưu cộng hưởng kép được thiết kế như một sự chuyển đổi giữa đầu ra ăng-ten danh nghĩa 50 and và thiết bị chỉnh lưu phi tuyến tính trong phạm vi công suất −40 đến to10 dBm (xem hình 11). Do đó, một cấu trúc cộng hưởng ghép với cả hai bộ cộng hưởng shunt và shunt được thiết kế để đạt được mạng 40 băng tần kép. Mô hình mạch tương đương tuyến tính của chip SBD 39 đã được xem xét để thiết kế khớp băng tần kép ở các dải tần mong muốn. Trong hình 11, tương đương C đại diện cho tổng điện dung của điốt và tụ điện bỏ qua và tương đương L là độ tự cảm ký sinh tổng thể của điốt. Bộ cộng hưởng LC loạt ( tương đương L4 + L và tương đương C ) và bộ cộng hưởng LC song song ( C3 và L3 ) xác định mạch cộng hưởng kép. Bộ cộng hưởng sê-ri tương ứng chặt chẽ với thông số băng tần cao hơn của 852 198686 MHz, trong khi đó, bộ cộng hưởng song song xấp xỉ băng tần 478 194949 MHz thấp hơn. Một số lượng tối thiểu các thành phần đã được sử dụng để giảm tổn thất ký sinh và ký sinh trùng.

Image

Hình ảnh kích thước đầy đủ

Tần số cộng hưởng của mỗi mạch phụ được xác định trong sự cô lập bằng phương trình sau:

Image

Các thành phần mạch cộng hưởng băng tần 852 MHz869 MHz đã được tính toán. Ở đây, C = C tương đương ≅ 1, 3 pF bao gồm sự kết hợp của tụ điện bypass (6, 8 pF) và đường giao nhau ( C j0 = 0, 7 pF) và điện dung ký sinh ( C p = 0, 08 pF) của D1 và D2 . Do đó, L được tính là 26, 5 nH để đạt được tần số cộng hưởng thích hợp. Lưu ý rằng, L bao gồm L 4 và độ tự cảm ký sinh tổng thể ( L tương đương ≅ 1 nH) của D1 và D2 . Các thành phần mạch cộng hưởng băng tần 478 Mạnh496 MHz được tính toán là C3 ≅ 15 pF và L3 7.2 nH. Do đó, các giá trị thành phần ban đầu được xác định cho hai mạch cộng hưởng.

Ban đầu những bộ cộng hưởng này được kết hợp để đạt được cấu trúc băng tần kép. Sau đó, kỹ thuật khớp LC tiêu chuẩn 40 được sử dụng để xác định C1 , C2 , L1 và L2 để đạt được sự phản xạ tối thiểu ở các tần số cộng hưởng. Việc thay thế các giá trị thành phần chip thực tế bằng ký sinh liên quan của chúng và thêm 50 Ω microstrip và các mối nối T giới thiệu độ trễ và dịch chuyển phần ảo của trở kháng đầu vào. Các lỗ thông qua cũng góp phần tăng thêm độ tự cảm trong mạch. Do đó điều chỉnh mạch nhỏ được thực hiện để tinh chỉnh tần số cộng hưởng đến các giá trị mong muốn. Các giá trị được tối ưu hóa cuối cùng của các thành phần chip tiêu chuẩn là: L3 = 3, 9 nH, C3 = 7, 5 pF và L4 = 11, 6 nH. Phân tích tham số S tín hiệu lớn cũng được thực hiện để chứng minh hiệu suất mạng phù hợp khi công suất đầu vào thay đổi. Kết quả mô phỏng cho trở kháng đầu vào của mạch được mô tả trong hình 11 được minh họa trong hình 12. Mạch kết hợp cộng hưởng kép được đề xuất đạt được VSWR <2 ở 478, 4949 MHz và 852 mật869 MHz cho công suất đầu vào từ 40 đến dB10 dBm. Cần lưu ý rằng mạch phù hợp được thiết kế dựa trên trở kháng đầu vào của hai điốt và điện trở đầu ra và tụ điện (Hình 10). Do đó, việc chọn một giá trị khác cho điện trở tải đòi hỏi phải có mạch phù hợp mới được thiết kế.

Image

(a) 478 cường496 MHz. (b) 852 cường869 MHz.

Hình ảnh kích thước đầy đủ

Tài liệu tham khảo

  1. 1.

    Paradiso, JA & Starner, T. Năng lượng nhặt rác cho thiết bị điện tử di động và không dây. Tính toán phổ biến của IEEE. 4, 18 bóng27 (2005).

      • Bài báo
      • Học giả Google
  2. 2.

    Singh, R., Gupta, N. & Poole, KF Cuộc cách mạng chuyển đổi năng lượng xanh toàn cầu trong thế kỷ 21 thông qua các thiết bị trạng thái rắn. Hội nghị quốc tế lần thứ 26 về Vi điện tử, Nis, Serbia. IEEE. 10.1109 / ICMEL.2008.4559221. 45 trận54 (11 trận 14 tháng 5 năm 2008).

      • Học giả Google
  3. 3.

    Wang, YK, Sheng, GP, Shi, BJ, Li, WW & Yu, HQ Một lò phản ứng sinh học màng điện hóa Novel như một nhà sản xuất năng lượng ròng tiềm năng để xử lý nước thải bền vững. Khoa học Đại diện 3, 10.1038 / srep01864 (2013).

      • Học giả Google
  4. 4.

    Vật liệu Nano Inayat, SB, Rader, KR & Hussain, MM cho phép nhiệt điện từ kính cửa sổ. Khoa học Đại diện 2, 10.1038 / srep00841 (2012).

      • Học giả Google
  5. 5.

    Brown, WC Lịch sử truyền tải điện bằng sóng vô tuyến. IEEE Trans. Lò vi sóng. Lý thuyết công nghệ. 32, 1230 Ném1242 (1984).

      • Bài báo
      • Học giả Google
  6. 6.

    Le, T., Mayaram, K. & Fiez, T. Thu hoạch năng lượng tần số vô tuyến trường xa hiệu quả cho các mạng cảm biến được cung cấp năng lượng thụ động. Mạch J. trạng thái rắn. 43, 1287 Từ1302 (2008).

      • Bài báo
      • Học giả Google
  7. 7.

    Paolo, J. & Gaspar, PD Đánh giá và xu hướng thu hoạch năng lượng trong tương lai cho các thiết bị y tế cầm tay. Kỷ yếu của Đại hội kỹ thuật thế giới (WCE). Luân Đôn, Vương quốc Anh 909 Vang914 (30 tháng 6 Ngày 2 tháng 7 năm 2010).

      • Học giả Google
  8. số 8.

    Matsuki, H., Yamakata, Y., Chubachi, N., Nitta, S. & Hashimoto, H. Bộ chuyển đổi DC-DC xuyên da cho tim nhân tạo hoàn toàn có thể cấy ghép bằng bộ chỉnh lưu đồng bộ. IEEE Trans. Magn. 32, 5118 bóng5120 (1996).

      • Bài báo
      • Học giả Google
  9. 9.

    Scorcioni, S. et al. Bộ chỉnh lưu RF sang DC CMOS có hiệu suất cao trên dải công suất đầu vào rộng cho các ứng dụng RFID. Hội thảo chuyên đề về lò vi sóng (IMS), IEEE MTT-S . Montreal, QC, Cabada. 10.1109 / MWSYM.2012.6259760. 1 trận3 (17 trận22 tháng 6 năm 2012).

      • Học giả Google
  10. 10.

    Shameli, A., Safarian, A., Rofougaran, A., Rofougaran, M. & De Flaviis, F. Thiết kế máy gặt đập điện cho thẻ RFID RFID thụ động sử dụng kỹ thuật tăng điện áp. IEEE Trans. Lò vi sóng. Lý thuyết công nghệ. 55, 1089 Vang1097 (2007).

      • Bài báo
      • Học giả Google
  11. 11.

    Thiết kế bộ chỉnh lưu CMOS công suất thấp cho các ứng dụng RFID, Mandal, S. & Sarpeshkar, R. IEEE Trans. Mạch Syst. Tôi, Reg. Giấy tờ. 54, 1177 Từ1188 (2007).

      • Học giả Google
  12. 12.

    Sun, H., Guo, YX, He, M. & Zhong, Z. Thiết kế một trực tràng hiệu suất cao 2, 45 GHz cho thu hoạch năng lượng đầu vào thấp. Tuyên truyền không dây của Anten. Lett. 11, 929 Ảo932 (2012).

      • Bài báo
      • Học giả Google
  13. 13.

    McSpadden, JO, Fan, L. & Chang, K. Thiết kế và thử nghiệm một trực tràng 5, 8 GHz hiệu suất chuyển đổi cao. IEEE Trans. Lò vi sóng. Lý thuyết công nghệ. 46, 2053 Vang2060 (1998).

      • Bài báo
      • Học giả Google
  14. 14.

    Din, NM, Chakrabarty, CK, Bin Ismail, A., Devi, KKA & Chen, WY Thiết kế hệ thống thu hoạch năng lượng RF để cung cấp năng lượng cho các thiết bị năng lượng thấp. PIER. 132, 49 bóng69 (2012).

      • Bài báo
      • Học giả Google
  15. 15.

    Barnett, RE, Liu, J. & Lazar, S. Một mô hình chuyển đổi điện áp RF sang DC cho các bộ chỉnh lưu nhiều tầng trong các bộ phát đáp sóng RFID. Mạch J. trạng thái rắn. 44, 354 bóng370 (2009).

      • Bài báo
      • Học giả Google
  16. 16.

    Kanaya, H. và cộng sự. Mạch thu hoạch năng lượng trên ăng ten linh hoạt định hướng một phía. Microw của IEEE. Trượt băng không dây. Lett. 23, 164 Phản166 (2013).

      • Bài báo
      • Học giả Google
  17. 17.

    Buônanno, A., D'Urso, M. & Pavone, D. Một hệ thống băng tần cực rộng để thu hoạch năng lượng RF. Hội nghị châu Âu về ăng ten và tuyên truyền lần thứ 5 (EUCAP). Rome, Ý. IEEE. 39 39383838 (11 tuổi15 tháng 4 năm 2011).

      • Học giả Google
  18. 18.

    Hagerty, JA, Helmbrecht, FB, McCalpin, WH, Zane, R. & Popovic, ZB Tái chế năng lượng vi sóng xung quanh với các mảng trực tràng băng rộng. IEEE Trans. Lò vi sóng. Lý thuyết công nghệ. 52, 1014 Vang1024 (2004).

      • Bài báo
      • Học giả Google
  19. 19.

    Shariati, N., Rowe, WST & Ghorbani, K. Điều tra trường RF và phân tích công suất tối đa có sẵn để tăng cường quét năng lượng RF. Hội nghị lò vi sóng châu Âu lần thứ 42 (EuMC). Amsterdam RAI, Hà Lan. IEEE. 329 Chỉ.332 (ngày 29 tháng 10 ngày 1 tháng 11 năm 2012).

      • Học giả Google
  20. 20.

    Kim, P., Chaudhary, G. & Jeong, Y. Thu hoạch năng lượng băng tần kép sử dụng kết hợp trở kháng băng tần kép giới hạn tần số. PIER. 141, 443 bóng461 (2013).

      • Bài báo
      • Học giả Google
  21. 21.

    Li, B. và cộng sự. Một máy gặt đập năng lượng RF băng tần kép đồng thiết kế. IEEE Trans. Mạch Syst. Tôi, Reg. Giấy tờ. 60, 3256 Từ3266 (2013).

      • Học giả Google
  22. 22.

    Niotaki, K. và cộng sự. Một trực tràng băng tần kép nhỏ gọn sử dụng ăng-ten lưỡng cực gấp đôi băng tải khe. Tuyên truyền không dây của Anten. Lett. 12, 1634 cường1637 (2013).

      • Bài báo
      • Học giả Google
  23. 23.

    Suh, YH & Chang, K. Một trực tràng tần số kép hiệu quả cao cho truyền tải điện không dây 2, 45- và 5, 8 GHz. IEEE Trans. Lò vi sóng. Lý thuyết công nghệ. 50, 1784 Vang1789 (2002).

      • Bài báo
      • Học giả Google
  24. 24.

    Collado, A. & Georgiadis, A. Conformal lai thu năng lượng mặt trời và điện từ (EM). IEEE Trans. Mạch Syst. Tôi, Reg. Giấy tờ. 60, 2225 Từ2234 (20013).

      • Học giả Google
  25. 25.

    Rizzoli, V., Bichicchi, G., Costanzo, A., Donzelli, F. & Masotti, D. CAD của máy chỉnh lưu đa cộng hưởng để tạo ra năng lượng vi mô. Hội nghị Mạch tích hợp lò vi sóng châu Âu (EuMIC). Rome, Ý. IEEE. 331 Đám đông (228 Gian29 tháng 9 năm 2009).

      • Học giả Google
  26. 26.

    Hoàng, FJ và cộng sự. Ứng dụng Rectenna của thiết kế ăng-ten cấy ghép thu nhỏ cho truyền thông sinh học ba băng tần. IEEE Trans. Ăng-ten Propag. 59, 2646 bóng2653 (2011).

      • Bài báo
      • Học giả Google
  27. 27.

    Ăng-ten Phạm, BL & Phạm, AV Ba băng tần và thiết kế chỉnh lưu hiệu quả cao để thu năng lượng RF ở 900, 1900 và 2400 MHz. Hội thảo chuyên đề về lò vi sóng (IMS), IEEE MTT-S . Seattle, WA. 10.1109 / MWSYM.2013.6697364. 1 Lốc 3 (2013).

      • Học giả Google
  28. 28.

    Pinuela, M., Mitcheson, PD & Lucyszyn, S. Thu hoạch năng lượng RF xung quanh trong môi trường đô thị và bán đô thị. IEEE Trans. Lò vi sóng. Lý thuyết công nghệ. 61, 2715 Vang2726 (2013).

      • Bài báo
      • Học giả Google
  29. 29.

    Mikeka, C. & Arai, H. Lò vi sóng để cung cấp năng lượng cảm biến trong các ứng dụng không dùng pin. Kỷ yếu của Hội nghị Vi sóng châu Á-Thái Bình Dương (APMC). Melbourne, VIC. IEEE. 1802 bóng1805 (5 trận8 tháng 12 năm 2011).

      • Học giả Google
  30. 30.

    Baum, T., Thompson, L. & Ghorbani, K. Các phép đo điện môi phức tạp của tro lửa rừng ở tần số dải X. IEEE Geosci. Cảm biến từ xa. 8, 859 Ném863 (2011).

      • Bài báo
      • Học giả Google
  31. 31.

    Avago Technologies, Surface Mount RF Schottky Barrier Diodes Dòng HSMS-282X . Bảng dữ liệu . (2005). Có sẵn tại: //www.avagotech.com/docs/AV02-1320EN. (Truy cập: 22/11/2014).

      • Học giả Google
  32. 32.

    Avago Technologies, Surface Mount Zero Bias Schottky dò Diodes Dòng HSMS-285X . Bảng dữ liệu . (2005). Có sẵn tại: //www.avagotech.com/docs/AV02-1377EN. (Truy cập: 22/11/2014).

      • Học giả Google
  33. 33.

    Hiệu suất của Valenta, CR & Durgin, GD Rectenna dưới sự kích thích dạng sóng được tối ưu hóa năng lượng. Hội nghị quốc tế về RFID. Penang. 10.1109 / RFID.2013.6548160. 237 trận244 (ngày 30 tháng 4 ngày 2 tháng 5 năm 2013).

      • Học giả Google
  34. 34.

    Trotter, MS & Durgin, GD Khảo sát cải thiện phạm vi của các thẻ RFID thương mại với dạng sóng được tối ưu hóa công suất. Hội nghị quốc tế về RFID. Orlando. 10.1109 / RFID.2010.5467265. 195 bóng 202 (14 trục16 tháng 4 năm 2010).

      • Học giả Google
  35. 35.

    Chính phủ Úc, Kế hoạch phổ tần số vô tuyến Úc (ACMA) . (Tháng 1 năm 2013). Có sẵn tại: //acma.gov.au/ /media/Spectrum%20Transatures%20and%20G chính / Inif / pdf / Australia% 20Radiofrequency% 20Spectrum% 20Plan% 202013.pdf. (Truy cập: 22/09/2014).

      • Học giả Google
  36. 36.

    Keyrouz, S., Visser, HJ & Tijhuis, AG Phân tích chỉnh lưu để thu hoạch năng lượng tần số vô tuyến và vận chuyển năng lượng. Hội nghị lò vi sóng châu Âu lần thứ 42 (EuMC). Amsterdam RAI, Hà Lan. IEEE. 428 trận431 (ngày 29 tháng 10 ngày 1 tháng 11 năm 2012).

      • Học giả Google
  37. 37.

    Avago Technologies, Bộ nhân đôi điện áp Schottky Diode. Ứng dụng Lưu ý 956-4 . (2005). Có sẵn tại: //c1233384.r84.cf3.rackcdn.com/UK_HPA_HSCH-5331_7AN.pdf. (Truy cập: 22/11/2014).

      • Học giả Google
  38. 38.

    Eriksson, H. & Waugh, RW Một máy dò diode tuyến tính bù nhiệt độ. Mẹo thiết kế . Agilent Technologies. (2000). Có sẵn tại: //electronix.ru/forum/index.php?act=Attach&type=post&id=13726. (Truy cập: 22/11/2014).

      • Học giả Google
  39. 39.

    Avago Technologies, Bộ phát hiện Diode Schottky Zero Bias ở các vấn đề và giải pháp cực đoan về nhiệt độ. Ứng dụng Lưu ý AN 1090 . (2005). Có sẵn tại: //www.efo.ru/doad/Zero_bias_shottky_over_tem Nhiệt.pdf. (Truy cập: 22/11/2014).

      • Học giả Google
  40. 40.

    Mattaei, G., Young, L. & Jones, Bộ lọc vi sóng EMT , Mạng phù hợp trở kháng và Cấu trúc khớp nối . Sách nhà Artech, Dedham, MA. (1980).

      • Học giả Google

Tải về tài liệu tham khảo

Lời cảm ơn

Các tác giả muốn thừa nhận Tiến sĩ Khashayar Khoshmanesh cho lời khuyên có giá trị. Các tác giả cũng thừa nhận ông David Welch đã hỗ trợ chế tạo mạch chỉnh lưu.

Bình luận

Bằng cách gửi nhận xét, bạn đồng ý tuân theo Điều khoản và Nguyên tắc cộng đồng của chúng tôi. Nếu bạn thấy điều gì đó lạm dụng hoặc không tuân thủ các điều khoản hoặc nguyên tắc của chúng tôi, vui lòng gắn cờ là không phù hợp.