射频能量收集技术的研究进展论文.docx

射频能量收集技术的研究进展田龙，刘征，鞠家欣，姜岩峰（北方工业大学 信息工程学院，北京 100144）摘 要：随着无线通信技术的发展，射频能量资源变得越来越丰富，这很可能使低功耗电子设备利用射频能量为自身供电。本文在分析了射频能量收集技术发展现状的基础之上，系统介绍了射频能量收集器的整体结构。基于整体结构的介绍，对关键部分，包括天线、RF-DC转换电路进展进行了总结；对关键问题，包括天线、灵敏度和转换效率进行了分析。最后阐述了射频能量收集技术的发展趋势。关键词：无线通信；射频能量收集；自身供电The Research Progress of RF Energy Harvesting TechniqueTian Long, Liu Zheng, JuJia-xin,Jiang Yan-feng(College of Information Engineering, North China University of Technology, beijing 100144, P. R. China)Abstract:With the development of wireless communication technology, the resources of RF energy become more and more rich, which makes it possible for low power consumption electronicproducts become self-powering devices using the RF energy. This paper systematically introduces the structure of the RF energy harvesting devicebased on the analysis about the current situation of the development of RF energy harvesting technique. Basing on the introduction of the whole structure, to the key parts, including the antenna and the RF-DC conversion circuit,are summarized,to key issues, including the antenna, sensitivityand the conversion efficiency, are analyzed. Finally, the developing trend of the RF energy harvesting technique is presented.Key words:Wireless communication;RF energy harvesting; self-powering1 引言近50年来，随着无线通信技术的不断发展，射频能量正在从世界各地数十亿的无线电发射器中发射而出，这些发射器包括移动电话、移动电话基站和电视/电台信号发射基站等。因此，利用射频能量来为一些低功耗电路供电已经成为一种趋势。图1给出了频率分布的范围，由此可见，射频能量中有很大一部分是可以被收集的。图1 频率范围分布图Fig.1. the range of frequency利用这些能量为设备供电能够降低设备对电池的需求，同时可以使拥有电池的设备充电去延长电池的使用时间，也可延长一次性电池的使用寿命；无电池的设备可以设计成一种得到能量就能运行或有足够的充电累积就会运行的结构。这一技术的优点在于其能够利用例如基站和手机等无线发射器产生的“免费”能量，射频能量发射器将会随着用户的增加而持续增加，特别是宽带移动用户的增加，已经接近10亿。移动电话作为射频能量的发射源的主体，将有可能为各种近距离传感器应用提供能量。在一些城市中，人们已经可以从一个位置检测出很多WIFI发射器发射出来的射频信号了。在近距离情况下，比如室内无线局域网络，人们可以很容易的从一个路由器获取100mW的功率。当然，对于远距离的射频能量信号，则需要使用拥有更宽频带的装置去收集[1]。为了试验射频能量收集的可行性，需要在不同的位置对可用的射频能量进行测试。在结合收集器性能方面知识的情况下，可以确定射频能量收集装置部署的地点。然而缺乏对能量水平和特定时间、位置等因素的认识限制了射频能量收集开发的应用范围。在低输入射频功率转换效率进步的情况下，已经有少数针对射频能量收集的报道。例如：一种比较有效的硅整流二极管天线，利用的是改进的全贴片天线，在射频输入功率为-20dBm时的转换效率达到18%