一種環(huán)境射頻能量收集器的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種環(huán)境射頻能量收集器，包括RF-DC轉(zhuǎn)換電路、升壓斬波電路、電壓監(jiān)控電路、電阻R1、電阻R2，外部存儲電容連接在VCAP，其中RF-DC轉(zhuǎn)換電路將天線接收到的無線射頻能量轉(zhuǎn)換為直流能量，并將其存儲在外接電容器中；電壓監(jiān)控電路控制升壓斬波電路，當充電達到電容器的高閾值時，升壓至設(shè)定輸出電壓電平，使電壓輸出；當電容器上的電荷下降到低閾值電壓的電壓輸出關(guān)閉，直流輸出電壓值VOUT由電阻R1和R2決定。本實用新型能夠有效的捕獲環(huán)境中的多余能量，讓低功耗電子器件正常工作；并有助于創(chuàng)建新的無電池設(shè)備，使現(xiàn)有環(huán)境中的無線電波就能夠成為一種獨特且廣泛可用的微能源。
【專利說明】一種環(huán)境射頻能量收集器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型涉及移動充電設(shè)備【技術(shù)領(lǐng)域】，更具體地涉及一種實現(xiàn)射頻無線信號能 量收集器。

【背景技術(shù)】
[0002] 能量采集是實現(xiàn)低功耗電子器件（如無線傳感器）長期免維護工作的一項關(guān)鍵技 術(shù)。通過捕獲環(huán)境中的多余能量（如照明、溫差、振動和無線電波（射頻能量）），完全可以 讓低功耗電子器件正常工作。在這些微功率能源中，來自射頻發(fā)射器的能量具有獨特的優(yōu) 勢，包括隨距離變化可預(yù)測和一致的功率，從而允許能量采集器遠離能源的束縛。
[0003] 環(huán)境射頻能量如今可以從全球數(shù)十億個無線發(fā)射器獲得，包括移動電話、手持無 線電設(shè)備、移動基站以及電視/無線廣播臺等。捕獲這類能量的能力有助于創(chuàng)建新的無電 池設(shè)備，并允許電池供電設(shè)備通過無線方式實現(xiàn)點滴式充電。
[0004] 環(huán)境中的無線電波數(shù)量非常龐大，特別是在人口稠密的城市內(nèi)，而且頻率范圍越 來越大，功率水平越來越高。如果這種自由流動的射頻能量能夠被有效和高效地采集，那么 這些無線電波就能夠成為一種獨特且廣泛可用的微能源。數(shù)量不斷增加的無線發(fā)射器將導(dǎo) 致射頻功率密度和可用性日漸提高。專用功率發(fā)射器將進一步使可實現(xiàn)、可預(yù)測的無線電 源解決方案成為可能。
[0005] 無線電發(fā)射器的數(shù)量，特別是用于移動基站和手機的發(fā)射器數(shù)量正在不斷增加。 據(jù)估計，移動手機用戶數(shù)量近期已經(jīng)超過50億，ITU估計其中有10億多是移動寬帶用戶。 此外還有眾多的Wi-Fi路由器以及諸如筆記本電腦等無線終端設(shè)備。在一些城市環(huán)境中， 有可能檢測到數(shù)百個Wi-Fi接入點。在短距離范圍內(nèi)，比如同一房間內(nèi)，可以從發(fā)射功率為 50mW至100mW的典型Wi-Fi路由器中收集到微小的能量。在更長距離的情況下，需要使用 具有更高增益的更長天線才能真正收集到來自移動基站和無線廣播塔的射頻能量。 實用新型內(nèi)容
[0006] 1、本實用新型的目的。
[0007] 本實用新型基于現(xiàn)有的技術(shù)中對射頻能量收集的大量迫切的需求，而提出了一種 實現(xiàn)射頻能量收集器以解決上述問題。
[0008] 2、本實用新型所采用的技術(shù)方案。
[0009] -種環(huán)境射頻能量收集器，包括RF-DC轉(zhuǎn)換電路、升壓斬波電路、電壓監(jiān)控電路、 電阻R1、電阻R2,外部存儲電容連接在V eAP，其中RF-DC轉(zhuǎn)換電路將天線接收到的無線射頻 能量轉(zhuǎn)換為直流能量，并將其存儲在外部存儲電容中；電壓監(jiān)控電路控制升壓斬波電路，當 充電達到電容器的高閾值時，升壓至設(shè)定輸出電壓電平，使直流電壓輸出；當電容器上的電 荷下降到低閾值電壓的電壓輸出關(guān)閉，升壓斬波電路的直流電壓輸出乂^通過電阻R1和R2 接地后輸出。
[0010] 3、本實用新型的有益效果。 toon] (1)本實用新型能夠有效的捕獲環(huán)境中的多余能量，讓低功耗電子器件正常工作。
[0012] (2)本實用新型能夠有助于創(chuàng)建新的無電池設(shè)備。
[0013] (3)本實用新型使現(xiàn)有環(huán)境中的無線電波就能夠成為一種獨特且廣泛可用的微能 源。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014] 圖1為本實用新型的電路圖。

【具體實施方式】
[0015] 實施例1
[0016] 如圖1所示，一種環(huán)境射頻能量收集器，包括RF-DC轉(zhuǎn)換電路、升壓斬波電路、電壓 監(jiān)控電路、電阻R1、電阻R2，外部存儲電容連接在V eAP，其中RF-DC轉(zhuǎn)換電路將天線接收到的 無線射頻能量轉(zhuǎn)換為直流能量，并將其存儲在外部存儲電容中；電壓監(jiān)控電路控制升壓斬 波電路，當充電達到電容器的高閾值時，升壓至設(shè)定輸出電壓電平，使電壓輸出；當電容器 上的電荷下降到低閾值電壓的電壓輸出關(guān)閉，直流輸出電壓值V QUT由電阻R1和R2決定。所 述的電容的容值由輸出電壓￥_確定引腳，容值小于1 μ A在1. 2V，電容ESR值小于200πιΩ。 所述的電容的最小電容值可以使用下面的公式來估算：
[0017] C= 15VoutIoutTon
[0018] Vwt是輸出電壓，是平均輸出電流，Tm是工作時間
[0019] 實施例2
[0020] 一種環(huán)境射頻能量收集器，包括RF-DC轉(zhuǎn)換電路、升壓斬波電路、電壓監(jiān)控電路、 電阻R1、電阻R2,外部存儲電容連接在V eAP，其中RF-DC轉(zhuǎn)換電路將天線接收到的無線射頻 能量轉(zhuǎn)換為直流能量，并將其存儲在外接電容器中；電壓監(jiān)控電路控制升壓斬波電路，當充 電達到電容器的高閾值時，升壓至設(shè)定輸出電壓電平，使電壓輸出；當電容器上的電荷下降 到低閾值電壓的電壓輸出關(guān)閉，直流輸出電壓值V QUT由電阻R1和R2決定，直流輸出電壓值 與R1和R2的關(guān)系式： p._ 則
[0021] ( Kut I U.108 J
[0022] 當 R1 = 1ΜΩ 時，R2 的值：
[0023] 對于 VQUT = 3. 3V，R2 = 505. 5k Ω
[0024] 對于 V0UT = 4. IV，R2 = 370. 3k Ω
[0025] 對于 V0UT = 4. 2V，R2 = 358. 3k Ω
[0026] 上述實施例不以任何方式限制本實用新型，凡是采用等同替換或等效變換的方式 獲得的技術(shù)方案均落在本實用新型的保護范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種環(huán)境射頻能量收集器，其特征在于：包括RF-DC轉(zhuǎn)換電路、升壓斬波電路、電壓 監(jiān)控電路、電阻R1、電阻R2,外部存儲電容連接在V eAP，其中RF-DC轉(zhuǎn)換電路將天線接收到的 無線射頻能量轉(zhuǎn)換為直流能量，并將其存儲在外部存儲電容中；電壓監(jiān)控電路控制升壓斬 波電路，當充電達到電容器的高閾值時，升壓至設(shè)定輸出電壓電平，使直流電壓輸出；當電 容器上的電荷下降到低閾值電壓的電壓輸出關(guān)閉，升壓斬波電路的直流電壓輸出通過電阻 R1和R2接地后輸出。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)境射頻能量收集器，其特征在于：所述的電容的容值由輸 出電壓￥_確定引腳，容值小于ΙμΑ在1. 2V，電容ESR值小于200πιΩ。
【文檔編號】H02J17/00GK203850927SQ201320879607
【公開日】2014年9月24日 申請日期:2013年12月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月30日
【發(fā)明者】申明磊, 余海, 方賡 申請人:南京理工大學(xué)常熟研究院有限公司