專利名稱：一種環(huán)境電磁波能量采集器及應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及移動充電設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種環(huán)境電磁波能量采集器及應(yīng)用。
背景技術(shù)：
隨著社會的不斷進(jìn)步與科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，現(xiàn)在人們越來越關(guān)心我們賴以生存的地球，世界上大多數(shù)國家也充分認(rèn)識到了環(huán)境對我們?nèi)祟惏l(fā)展的重要性。各國都在采取積極有效的措施改善環(huán)境，減速污染。這其中最為重要也是最為緊迫的問題就是能源問題，而能源也已經(jīng)成為了制約世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)鍵問題之一。解決能源問題的根本辦法是開發(fā)利用環(huán)保型的新型可再生能源。在我們生活的環(huán)境中存在著各種各樣的能源，常用的環(huán)境能源有太陽能、振動能、風(fēng)能、溫差熱能等，但這些能源往往各有優(yōu)缺點(diǎn)，有的受到氣候條件限制而無法持續(xù)穩(wěn)定地供能?？臻g環(huán)境中廣播電視塔、無線通訊設(shè)備、移動基站等幾乎全天候輻射電磁波，因此環(huán)境電磁波能源有較好的空間分布性和穩(wěn)定來源。利用空間中的環(huán)境電磁波能為手持移動終端提供電能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種環(huán)境電磁波能量采集器及應(yīng)用，為手持移動終端提供了一種收集環(huán)境電磁波轉(zhuǎn)換為電能的技術(shù)，能夠為手持移動終端提供電能。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn):
一種環(huán)境電磁波能量采集器，包括電磁波頻譜檢測電路和天線模塊，所述天線模塊連接有射頻匹配模塊，射頻匹配模塊連接有能量轉(zhuǎn)換模塊，能量轉(zhuǎn)換模塊連接有電荷泵模塊，所述電荷泵模塊上設(shè)有充電電路。

優(yōu)選的，所述電磁波頻譜檢測電路為頻譜特性測試儀。進(jìn)一步的，所述射頻匹配模塊包括升壓電路，所述升壓電路連接有LC調(diào)諧回路。所述能量轉(zhuǎn)換模塊包括與LC調(diào)諧回路耦合的線圈L，所述線圈L連接有倍壓整流電路。以上環(huán)境電磁波能量采集器的操作方法，括以下步驟:
步驟一:通過電磁波頻譜檢測電路測量空間環(huán)境中電磁波的分布情況，挑選出其中空間輻射場強(qiáng)較大的波段；
步驟二:根據(jù)所挑選出的波段，選擇合適長度的天線。步驟三:天線將接收的信號轉(zhuǎn)變?yōu)檩敵鲭妷?，輸出電壓依次?jīng)過調(diào)諧回路和倍壓整流電路得到較高的諧振電壓。步驟四:用電荷泵將所得的諧振電壓能量貯存，然后將諧振電壓提升過后再把能量通過充電電路提供給可充電載體，或通過充電電路并入電源網(wǎng)絡(luò)為相關(guān)電路提供電能。優(yōu)選的，所述天線為普通天線或L形天線，所述普通天線的長度為需要接收的電磁波波段長度的四分之一。本發(fā)明的有益效果為:能夠利用充斥在空間環(huán)境里的電磁波為手持移動終端提供電能，收集到的電能比較少時能為手持移動終端的睡眠模式供電，電能較多時可以為鋰電池充電以及并入電源網(wǎng)絡(luò)為電路供電，這樣不僅方便了日常生活，還是一種節(jié)能方案。


下面根據(jù)附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。圖1是本發(fā)明實施例所述環(huán)境電磁波能量采集器的結(jié)構(gòu)框 圖2是本發(fā)明實施例所述電磁波頻譜檢測電路檢測的環(huán)境電磁波頻譜能量 圖3是本發(fā)明實施例所述電磁波頻譜檢測電路檢測的AM頻段頻譜能量 圖4是本發(fā)明實施例所述升壓電路的電路圖之一；
圖5是本發(fā)明實施例所述升壓電路的電路圖之二；
圖6是本發(fā)明實施例所述充電電路的電路圖。圖中:
1、天線模塊；2、射頻匹配模塊；3、能量轉(zhuǎn)換模塊；4、電荷泵模塊；5、手持移動終端；6、電源網(wǎng)絡(luò)。
具體實施例方式如圖1-6所示，本發(fā)明實施例所述的一種環(huán)境電磁波能量采集器，包括電磁波頻譜檢測電路和天線模塊1，所述天線模塊I連接有射頻匹配模塊2，射頻匹配模塊2連接有能量轉(zhuǎn)換模塊3，能量轉(zhuǎn)換模塊3連接有電荷泵模塊4，所述電荷泵模塊4上設(shè)有充電電路。所述電磁波頻譜檢測電路為頻譜特性測試儀。所述射頻匹配模塊2包括升壓電路，所述升壓電路連接有LC調(diào)諧回路。所述能量轉(zhuǎn)換模塊3包括與LC調(diào)諧回路耦合的線圈L，所述線圈L連接有倍壓整流電路。所述的環(huán)境電磁波能量采集器的操作方法，包括以下步驟:
步驟一:通過電磁波頻譜檢測電路測量空間環(huán)境中電磁波的分布情況，挑選出其中空間輻射場強(qiáng)較大的波段；
步驟二:根據(jù)所挑選出的波段，選擇合適長度的天線；
步驟三:天線將接收的信號轉(zhuǎn)變?yōu)檩敵鲭妷?，輸出電壓依次?jīng)過調(diào)諧回路和倍壓整流電路得到較高的諧振電壓；
步驟四:用電荷泵將所得的諧振電壓能量貯存，然后將諧振電壓提升過后再把能量通過充電電路提供給可充電載體，或通過充電電路并入電源網(wǎng)絡(luò)為相關(guān)電路提供電能。所述天線為普通天線或L形天線，所述普通天線的長度為需要接收的電磁波波段長度的四分之一。本發(fā)明提供的環(huán)境電磁波能量采集器。該能量采集器主要由以下模塊組成:天線模塊1，射頻匹配模塊2，能量轉(zhuǎn)換模塊3，電荷泵模塊4和最終的充電客體。具體實施例如下:
能量收集第一步就是分析空間中電磁波分布情況，選擇其中空間輻射場強(qiáng)較大的波段進(jìn)行接收，從而提取較大的穩(wěn)定能量。以所處環(huán)境為例用頻譜特性測試儀測試了天線架設(shè)處環(huán)境電磁波頻譜能量分布圖，如圖2所示。圖 中會反映出有幾個峰值點(diǎn)。對功率較大的AM頻段進(jìn)一步測試，如圖3所示，可選取能量最大的頻段為能量獲取信號源，如810kHz的AM電波。再根據(jù)所選波段選擇天線，天線長度應(yīng)為所需吸收的電磁波的波長的1/4長度。擬收集的810kHz的AM電波波長為370m，為達(dá)到最佳接收長度天線需92.5m,實現(xiàn)困難。所以我們選擇接地的L型天線，長度10m，距地2m，在天線后加入可調(diào)電感將天線調(diào)諧到最佳接收頻率，得到最大輸出功率，最大輸出功率可達(dá)85
。天線能接收的電能在, mV量級，為了能利用接收到的能量，必須對電壓進(jìn)行放
大，通過二倍壓電路(圖4)為電壓升壓。在二倍壓電路中從天線輸入的電臺信號加到LC調(diào)諧回路，通過調(diào)節(jié)可變電容C，使調(diào)諧回路對所接收到的信號諧振，也就是通過射頻匹配模塊使得信號的傳輸功率提高。然后再耦合給L2，在L2的兩端得到較高的諧振電壓。經(jīng)過D1、D2、C2、C3組成的倍壓整流電路整流提升電壓后再通過充電電路給鋰電池充電。也可以使用五倍壓電路(圖5)為電流升壓，由于從天線輸入的信號較弱，所以用多倍壓電路將電壓放大到高于鋰電池的輸入電壓，使它能有效給鋰電池充電。不必?fù)?dān)心電壓高了會損壞鋰電池，因為電壓雖高電流卻很小，不會導(dǎo)致電池?fù)p壞。整流放大過的電流還可以并入電源網(wǎng)絡(luò)為手持移動終端的電路提供電能。當(dāng)收集到的電能較少時可以選擇為部分電路供電，收集到的電能較多時，在滿足部分電路電能需求的同時還能為其它電路提供電能。本發(fā)明不局限于上述最佳實施方式，任何人在本發(fā)明的啟示下都可得出其他各種形式的產(chǎn)品，但不論在其形狀或結(jié)構(gòu)上作任何變化，凡是具有與本申請相同或相近似的技術(shù)方案，均落在本 發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種環(huán)境電磁波能量采集器，包括電磁波頻譜檢測電路和天線模塊(1)，其特征在于:所述天線模塊(I)連接有射頻匹配模塊(2)，射頻匹配模塊(2)連接有能量轉(zhuǎn)換模塊(3),能量轉(zhuǎn)換模塊(3)連接有電荷泵模塊(4)，所述電荷泵模塊(4)上設(shè)有充電電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)境電磁波能量采集器，其特征在于:所述電磁波頻譜檢測電路為頻譜特性測試儀。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的環(huán)境電磁波能量采集器，其特征在于:所述射頻匹配模塊(2)包括升壓電路，所述升壓電路連接有LC調(diào)諧回路。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的環(huán)境電磁波能量采集器，其特征在于:所述能量轉(zhuǎn)換模塊(3)包括與LC調(diào)諧回路耦合的線圈L，所述線圈L連接有倍壓整流電路。
5.權(quán)利要求1-4任一項所述的環(huán)境電磁波能量采集器的操作方法，其特征在于，所述操作方法包括以下步驟: 步驟一:通過電磁波頻譜檢測電路測量空間環(huán)境中電磁波的分布情況，挑選出其中空間輻射場強(qiáng)較大的波段； 步驟二:根據(jù)所挑 選出的波段，選擇合適長度的天線； 步驟三:天線將接收的信號轉(zhuǎn)變?yōu)檩敵鲭妷?，輸出電壓依次?jīng)過調(diào)諧回路和倍壓整流電路得到較高的諧振電壓； 步驟四:用電荷泵將所得的諧振電壓能量貯存，然后將諧振電壓提升過后再把能量通過充電電路提供給可充電載體，或通過充電電路并入電源網(wǎng)絡(luò)為相關(guān)電路提供電能。
6.根據(jù)權(quán)利要求5中所述的環(huán)境電磁波能量采集器的操作方法，其特征在于:所述天線為普通天線，所述普通天線的長度為需要接收的電磁波波段長度的四分之一。
7.根據(jù)權(quán)利要求5中所述的環(huán)境電磁波能量采集器的操作方法，其特征在于:所述天線為L形天線。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種環(huán)境電磁波能量采集器，包括電磁波頻譜檢測電路和天線模塊，所述天線模塊連接有射頻匹配模塊，射頻匹配模塊連接有能量轉(zhuǎn)換模塊，能量轉(zhuǎn)換模塊連接有電荷泵模塊，所述電荷泵模塊上設(shè)有充電電路。通過從空間環(huán)境中捕捉電磁波并通過升壓電路最終給手持移動終端充電。本發(fā)明的有益效果為能夠利用充斥在空間環(huán)境里的電磁波為手持移動終端提供電能，收集到的電能比較少時能為手持移動終端的睡眠模式供電，電能較多時可以為鋰電池充電以及并入電源網(wǎng)絡(luò)為電路供電，這樣不僅方便了日常生活，還是一種節(jié)能方案。
文檔編號H02J7/02GK103227498SQ20131013932
公開日2013年7月31日 申請日期2013年4月21日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月21日
發(fā)明者郭志明, 郭榮新 申請人:泉州市順風(fēng)耳電子科技有限公司