25第2卷 第24期
产业科技创新 2020，2（24）：25~26Industrial Technology Innovation 关于射频能量收集系统研究现状分析 薛 涛
（渭南师范学院 物理与电气工程学院，陕西 渭南 714000）
摘要：环境中的能源收集是一种能源收集方法，不需要电池和电缆的支持，直接从环境中提取能源，并将其转化为
可再生能源。与传统的能源技术相比，这种技术具有绿，环保和不需要人工替代的特点。在许多环保能源收集技
术中，环境射频能源收集技术具有广泛的覆盖范围，该技术是基于天线，通过将射频能量转换成电能，保证了无线
电设备和电力应用。无线电频率能量收集系统收集高频率、低能耗的射频信号，在这个基础上，开发一个低能量射
频收集系统，包括超材料高增益天线设计、双倍电压整流系统设计和优化匹配电路。
关键词：环境能量收集技术；射频能量收集；数学模型；收集效率
中图分类号：TM619 文献标识码：A 文章编号：2096-6164（2020）24-0025-02
1 简述
近年来，各种微型电子手段广泛应用于医学、环境监测、工业自动化等领域。为确保系统正常运行，这些电子手段必须符合长期可持续性的要求。这些电子仪器所用的电力时间，主要分为电池和电缆电源。然而，许多终端设备使用的小电池，不符合长期工作的要求，因为能源短缺，经常更换电池会增加成本，并可能造成环境污染；随着MEMS和低成本电子技术的发展，电子设备的能源需求正在逐渐减少。一个小的能源使用的电子系统的出现，可以从环境中产生能量和确保设备不间断运行，因此，回收能源的技术，并利用环境来建立设备，捕获能源技术包括能量转换，环境中存在的射频、光电、机械、热、压力差、生物量计（目前有许多成熟的环保技术收集能源，如太阳能收集，机械能源收集，收集热能源等），太阳能是最常见的，成熟的能源收集方式，但其位置是有限的，必须使用于在光线充足的地方，为了收集机械能，压电感应材料可用于收集能量，通常是桥梁，道路，铁路等热收集用热敏材料在具有转换电位差特点的材料两端进行。它通常用于在人体和环境中收集热能，由于在能源收集装置中的成分较少。它们的使用寿命通常比机械式集能装置长，但也限制在5种情况下使用，
随着无线电通信和无线电广播设备的增加，基地电台的数量也将大大增加。天线用于接收环境中的射频信号，将射频能量转换为交流能量，在环境中的射频源主要是指无线电发射机，而不是用于能量传输的信号，即这些信号具有一定的能量，在不同的频率范围内工作，如作为移动电话和无线局域网Wi-Fi，无线电频率的能量收集技术可以收集和提取这种射频能量的环境相比，它具有广泛的覆盖范围，绿的环境，因此，无线电频率收集技术在促进无线电传感器网络、通信网络、生物医学等方面发挥了重要作用。
射频能量采集系统主要由电压倍增器等构成的，用于接收太空中的无线电信号并输入到系统中，实践中的双电压系统将运动能量转化为一个完整的接收器，最后把它输出到加载器或计数器电容器，因为环境中的射频信号本质上是用来传输信息的，它可以是长期的，也可以是短期的，能量密度很低，这意味着它有很高的频率--有很高的输入和收集效率要求。
2 射频能量收集系统技术研究现状
高增益天线近年来，国际上继续研究收集射频能量的方法。英特尔实验室和华盛顿大学联合开发了射频系统识别标签。该标签使用的是射频能量，而不是电池，射频信号传输给阅读装置，并转换成永久的能量。一些公司共同开发了超高频标签，它允许您从询问机中提取信号能量，以便在嵌入式传感器上工作，并将数据传送到7 m以外的卡片阅读器上。标签包括RFID芯片，传感器，微调控制器和能量收集电路，pvc覆膜胶水
通过射频能量收集通道收集和转换的能量从请求到内置微调器和发送sensilla标签为工作。Powercast开发了一套无线电充电传感器，包括射频能量发射机、射频能量转换芯片、储能控制电路，然而，与其他能源收集方法相比，目前的研究是不够的。射频能量不能适应环境中射频能量的低成本特性，不能开发成熟的商业产品使用环境中的射频能作为设备的能源，目前的研究主要集中
作者简介：薛涛（1997- ），男，陕西延安人，本科，主要研究方向为物理学。蓝组合
产业科技创新 Industrial Technology Innovation自动上料玉米脱粒机
26Vol.2 No.24
在射频动力装配系统上。
2.1 接收天线研究现状
接收天线的主要功能是收集空间的射频信号并将其转化为交流能量，在射频能量采集系统中，频率采集系统往往是最重要的。利用偶极子天线、极化天线和微带天线作为接收天线，频带集中在频带范围内，工作频带0915 Hz和45 GHz，这一频带的共振频率是通过在振子上加注槽而达到的，天线的接地金属被装到电介质上，与其他形式相比GSM900天线结构比较紧凑，但其生产和处理复杂，表面结构使外界条件容易影响天线的性能。除此之外，极化天线只能接收到极化方向的信号。当辐射天线和接
收天线的位置稍有变化时，这导致严重的不匹配和能量损失。因此，一个全系列的高强度微波带天线，以获得广泛的范围，高接收性能和其他优势，非常适合收集环境中的射频能量。为了获得天线，使用垂直地面三维天线，天线由一个平板天线组成，宽频带偶极子天线和带两个垂直接地墙的微带地面，它具有很高的附加值，但占用了很多地方，很难将其应用于整个地球，天线在GSM900范围内工作，用于收集能量，更高的增益，超材料技术广泛应用于这种天线，在盘式发电机前装载两个超大型元件，以提高整体增益。然后，根据遗传算法，优化超材料模块的尺寸和形状，并将所开发的超材料模块应用于微带天线，这将有助于提高超材料的可靠性，大大提高天线增益。
2.2 倍压整流系统研究现状
加倍电压整流系统的主要功能是提高系统电压这些化合物将不可避免地导致更广泛地使用整流元件，从而增加能源损失，并影响到能源效率的考虑。串联对输出功率的影响只进行了前后一致的分析，最终，使用模拟结果来确定在实际电路中选择的一系列没有分析最合适的串联损失，此外，选择关键的校正元素也是确定系统性能的关键。双倍电压整流电路采用两种类型：MOP晶体管和二极管，MOP晶体管经常被用来作为整流系统的一个主要部分，因为它们是由一个或多个电路组成的。生产过程中，但其高阈值电压导致系统电路电压降低和高起动电压。为了解决这个问题，根据设计方案，在一定程度上提出了适应阈值电压和差动驱动程序的补偿方案，这消除了金属氧化物半导体（MOP）中电压上升潜力的差距，但没有解决在启动时的高压问题。元素和电路降低了采集系统的效率，随着电子技术
的发展，低电导二极管被广泛用作系统的主要元素。
2.3 匹配电路研究现状
匹配电路的基本原理是最大功率转移定理，其电路参数取决于电压的整流系统的输入阻抗，这使得它不太适合的特点，这是收集系统效率低下的主要原因，根据整流电路的结构，改善微分整流电路的特性，即元件的参数是由电感和电容之间的直接关系决定的，除此之外，该系统还可通过控制电流互感而控制电流，可以增加额外的电路和自适应控制回路。在这个控制回路中，使用充填系数来估计整流系统的输入阻抗和传感器节点。同时，该电路可以达到根据电路参数匹配电阻的目标，然后在系统图中添加阻抗测试模块，天线自动调谐单元和控制系统。阻抗测试系统的输入阻抗，控制系统的工作原理计算输入阻抗，获得匹配的电路参数，反馈自动校正天线元件，校正电路匹配元件的参数，并最终达到完全匹配。但这些方法需要额外的控制回路，优化匹配这些控制回路的能源消耗可以超过他们的优势，特别是当输入功率低于他们的优势，一个固定的匹配电路更适合在射频功率采集系统。
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3 结语
射频能量收集系统收集高频率、低能耗的射频信号，在这个基础上，建立了一个低能量的射频收集系统，其中，除其他外，包括超材料高增益天线设计、双倍电压整流系统设计和匹配电路最优化。在此基础上，设计了一种射频能量采集方法，并对系统的效率进行了分析。硬件设计和验证、最小功率、
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输出、循环转换效率和射频能量收集效率始终分析适当窗口的优化方法提出了电流窗的设计方法，并在此基础上提出了射频能量采集系统，并对实验结果进行了效率和效率的测试。为了验证理论分析的准确性，研制了一套实验装置实验结果表明，在不同的输入系统下，传统系统的输出和采集效率都低于本文提出的系统此外，整个系统的实验结果表明，所提出的圆能够在自然环境中获得一定的影响。
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