怎样将射频转换为电能

有世界各地有许多无线设备在工作，这使人们的生活在许多方面都变得轻松舒适，但是所有这些无线设备都需要反复充电才能使用。但是，如果我们可以使用传输数据的相同射频为设备充电。这项技术将减少或省略使用电池为设备内部电路供电。这个想法是通过天线从射频中获取能量，而不是从运动或太阳能中产生能量。本文将详细讨论 RF能量收集。

RF能量收集如何工作？

有许多可用的RF来源，但首先要了解的重要问题是如何将RF转换为能量或电能？该过程非常简单，就像天线接收信号的正常过程一样。因此，让我们使用一个简单的图表来了解转换过程。

来源（可以是任何设备或电子设备）电路）传输射频信号，而具有内置能量转换电路的应用电路接收射频，射频随后在天线的整个长度上引起电势差，并产生电荷载流子通过天线的运动。电荷载流子移至 RF到DC转换电路，即，电荷现在使用临时存储在电容器中的电路转换为DC电流。然后使用功率调节电路，将能量放大或转换为负载所需的电势值。

有许多发送RF信号的源，例如卫星站，无线电站，无线上网。任何装有RF能量收集电路的应用程序都将接收信号并将其转换为电能。

当接收天线接收到信号并导致整个天线长度上的电势差，这进一步使天线的电荷载流子运动。这些来自天线的电荷载流子移动到通过导线连接的阻抗匹配电路。 阻抗匹配网络（IMN）确保从天线（RF源）到整流器/电压倍增器（负载）的功率传输最大。射频电路中的阻抗与直流电路中的电阻一样重要，这样才能在源和负载之间实现最佳功率传输。

天线接收的RF信号具有正弦波形即是交流信号，需要转换为直流信号。通过IMN后，整流器或倍压电路根据应用需要对信号进行整流和放大。整流器电路不是半波，全波或桥式整流器，而是电压倍增器（一种特殊的整流器）电路，可对信号进行整流，并根据应用需求对整流后的信号进行升压。

使用电压倍增器将交流电转换为直流电，将其转移到电源管理电路，该电路使用电容器或电池进行存储，并在需要时将其提供给负载（应用程序）。

RF si的来源 是什么？

如前所述，有许多设备使用RF信号，这意味着将有许多接收RF信号的源来收集能量。

射频源（可以用作能源）是：

无线电台：陈旧但值得，广播电台定期发出可用作信号源的RF信号

电视台：这也是一个古老但值得的信号源，它以24/7的频率发送信号，被认为是很好的能量源。

移动电话和基站：数十亿部移动电话及其基站发出RF信号，因此，RF信号是一种良好的能源。

无线网络：随处可见许多Wi-Fi路由器和无线设备，它们也应被视为从RF收集能量的良好来源。

这些是世界各地的主要设备是可以用来收集能量（即产生电能）的主要RF来源。

无线电能量收集的实际应用

使用RF系统的能量收集器的一些应用如下：

RFID卡： RFID（射频识别）技术使用能量收集通过接收来自RFID阅读器本身的RF信号为其“标签”充电。可以在购物中心，地铁，火车站，工业，大学和许多其他地方看到该应用程序。

研究或评估：公司Powercast推出了评估板-“ P2110评估板”，可用于研究目的或评估一些新应用程序，考虑到所需的和接收的功率以及评估后要进行的更改。

除了这些实际应用之外，还有许多领域可以使用能量收集技术，例如在工业监控，农业等领域。

RF能量收集的限制

具有良好的应用程序和许多优点，也有一些缺点，这些缺点是由于该方面的现有限制而引起的。

因此，RF的局限性能量收集系统是：

依赖性： RF能量收集系统的唯一依赖性是e接收到的射频信号质量。由于大气变化或物理障碍，RF值会降低，并且会阻止RF信号的传输，从而导致输出功率较低。

效率：由电子组件组成，这些电子组件会随着时间的流逝而失去功能，并且如果不进行相应的更改，其效果会很差。结果，这将影响整个系统的效率并提供不正确的输出。

复杂性：需要根据系统的应用设计系统的接收器

频率：任何旨在接收RF信号以收集能量的电路或设备都可以设计为可操作只有一个频段，而不是多个频段。因此，它仅限于该频带频谱。

充电时间：：转换的最大输出功率以毫瓦或微瓦为单位。因此，应用程序所需的功率将需要很长时间才能产生。

除了这些局限性之外，使用射频（RF）进行能量收集还具有许多优点

市场上出售的RF能量收集硬件

支持射频能量收集的市场上可用的硬件是：

Powercast P2110B ：Powercast公司已经推出了P2110B，可以使用用于评估以及基于应用程序的使用。

应用程序：

无电池无线传感器

工业监控

智能电网

国防

楼宇自动化

石油和天然气

电池充电

纽扣电池

薄膜电池

低功率电子s

功能：

转换效率高

转换低电平RF信号以实现远程应用

可调节的电压输出高达5。

输出电流高达50mA

已接收信号强度指示器

整个RF工作范围

低至-12 dBm输入的操作

可外部复位以进行微处理器控制

工业温度范围

符合RoHS规定

Powercast P1110B：与P2110B和Powercast P1110B具有以下功能和应用程序。

功能：

高转换效率，》 70％

低功耗

可配置的电压输出以支持锂离子和碱性电池充电

从0V开始工作以支持电容器充电

接收信号强度指示器

宽工作范围

操作低至-5 dBm输入功率

工业温度范围

符合RoHS要求

应用程序：

无线传感器

工业监控

智能电网

结构健康监控

国防

楼宇自动化

农业

石油和天然气

位置感知服务

无线触发器

低功耗电子设备。

这是两个射频市场上可买到的，由 Powercast公司

在IOT应用中使用RF能量收集的设备。/strong》

随着物联网（IoT）在电子设备自动化中的日益普及，正在为家庭和工业开发IoT应用程序，这些应用程序可能需要多年才能保持供电，等待触发。借助能量收集功能，此类设备可以从空气中抽出能量为自己的电池充电，或者从环境中收集足够的能量，从而使电池甚至不需要任何外部电源即可充电。此类自供电传感器现在被称为“ 零功率” 无线传感器，因为它们能够使用没有明显能源的无线网关直接在IoT云上提供传感器数据。通过从可用的RF能源中收集电力，可以为诸如远程监控之类的低维护应用开发诸如物联网传感器之类的新一代超低功耗（ULP）无线设备。

能量收集被认为很像无线通信的“伴侣”技术，因为它可以延长移动设备的电池寿命，并可能使某些电子设备无需电池。
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