多射频复合式能量采集器的设计及仿真

多言数穷

摘要
如今，随着科学技术越来越发达，无线网络的普及，无线方便可携带式电子产品被
" C) d0 Z2 U, x4 C1 }人们大量的应用于日常的生活中、工业生产中以及交流通信等领域，它们给人们带来了
极大的便利。然而在这些方便可携带的电子产品及无线网络中，一个亟待解决的问题就
/ z1 u3 ]5 T% A. }+ J$ `! \是如何为他们供电。比较传统的做法是利用普通的电池来为他们提供电能。但由于电池
8 _3 o2 ?# s" O, E7 _) Z自身的缺点，无法自我补充电能，所以电量十分有限，从而限制了- -些电子产品的使用，
如医用人体内部器官。由于无法得到能量补充，这些电子产品的使用时间大大缩短。对
于无线网络，由于电能的补充麻烦，繁琐，如传感器用于高空、高寒、高辐射的环境中，
- t4 D2 U, w% k更增加了更换电池的难度，所以整个系统的利用率、可用性，寿命都受到极大的限制门。
5 g. ~0 e4 J0 b6 t$ o针对此缺陷，本文提出了一种可以同时收集多种不同频率大小，不同强度大小的电磁波
# h- ?) V; {* k7 {" [! }信号的方法，消除了这种过度依靠电池来供电而造成的不利因素。依据该理论方法而设
计的系统能够将我们生活的空间环境中的无线电磁波信号，转化成可供负载直接使用的
1 B. `( z) K# C  l直流信号。当然，也可以通过芯片的控制，来实现能量的存储。经过长时间对多射频无
8 G6 l) f5 u1 ]9 j, P. ?; c线射频能量收集方面资料的查询，木课题在研究方法上实现了-些突破。本论文的内容
包括以下几个方面:
6 {+ E& y( d' l1 H5 t()完成了多射频复合式能量采集器的电路设计。本文的多射频复合式能量采集器
是一种无源设备，它能将发射源发射的无线电磁波能量转变成电能给传感器节点(负载)
* R/ L  Z: b; F; z% A' t1 v/ p8 b6 n9 H供电或者储存起来。无线充电模块-般主要包含多频率电磁能量接收单元、射频能量转
5 t: y$ F6 p* b' d2 l$ @换前端单元、自动管理单元3个部分，其中多频率电磁能量接收单元主要负责收集信号
源发射的电磁波能量，并对能量进行捕获。射频前端模块主要实现射频能量的收集、整
7 s3 x0 U- D2 a# ^6 n' U) ]流、升压。智能管理模块分为智能充电模块和充电管理模块，自动充电单元的主要任务
是控制整个电路系统中的信号处理以及电流模的采集、比较、判断，自动管理单元负责
. z5 R1 n( m0 A. L对电池充电的管理，防止充电电池过充，过放。本论文着重研究了后两者，即射频前端
模块和智能管理模块。
(2)设计了小信号低功耗升压整流电路。本文在针对传统整流电路阈值高、内损大
' n% t8 I+ X! s; l+ R的缺陷，提出了一种基于CMOS管的整流电路。这种改进后的新型整流电路，在对小

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