[发明专利]一种射频能量收集系统

说明书

本公开揭示了一种射频能量收集系统，包括：接收单元、阻抗匹配单元、升压整流单元和功率管理单元；其中，所述接收单元用于获取环境中915MHz频段的射频能量，并将所述射频能量转换为与915MHz频段相对应的射频信号；所述阻抗匹配单元与所述接收单元连接，用于匹配所述接收单元和所述升压整流单元的输出、输入阻抗；所述升压整流单元与所述阻抗匹配单元连接，用于将接收的射频信号整流为直流信号并输出；所述功率管理单元与所述升压整流单元连接，用于将所述升压整流单元输出的直流信号进行存储和转换。本公开通过设计天线阵列，能够提高接收增益；通过设计无源的功率管理模式，提高系统输出电压精度与系统的获取效率。

技术领域

本公开属于射频能量收集与储存系统领域，具体涉及一种射频能量收集系统。

背景技术

随着社会的发展，用于结构健康监测的分布式无线传感器节点、嵌入式和可植入式的医疗等尺寸较小的设备逐渐增多，这些设备大多由电池供电。但是电池的存在大大增加了设备尺寸，电池的使用寿命也限制了设备的工作周期。随着微电子、无线通信技术的大力发展，我们身边充满了各种各样的无线传感器，周围环境充斥着丰富的射频信号。收集环境中的射频能量并将其作为电源，对传感器的小型化和电力设备工作周期的延长具有重要意义。高功率的密度器件，低功率的集成电路，高效率整流天线和创新电路架构技术的进步推动了无线射频能量收集技术的发展。

一般的射频能量收集系统包括：接收天线、匹配网络、RF-DC转换电路、功率管理单元模块。系统通过天线采集到射频信号，信号为高频交流信号，经过倍压整流电路将信号转换为直流信号，但是信号能量非常微弱，需要功率管理单元对能量进行处理以供设备使用。但是目前受制于天线与转换电路，并且后端功率管理单元也存在一定的功耗，其转换效率不高。其中，天线主要采用体积较小微带天线，其增益与转换效率比较低，不适用于射频能量收集。匹配网络不能够很好的实现接收天线与RF-DC转换电路之间的匹配。针对目前射频能量接受系统中存在的接收天线增益低、RF-DC转换电路效率低下、传统的能量管理模式需引入微控制器及AD转换模块以及因其本身存在一定功耗导致不适用于微能量收集的射频能量收集系统的问题，急需研发一种射频能量收集系统。

发明内容

针对现有技术中的不足，本公开的目的在于提供一种射频能量收集系统，通过设计回波损耗、端口阻抗特性以及电压驻波比均满足设计需求的天线阵列，提高了接收天线增益；通过设计阻抗匹配网络，提高了倍压整流电路的转换效率；通过设计利用电压迟滞器与DC-DC变换器的无源电压监测，减少了传统功率管理模式中的不必要损耗。

为实现上述目的，本公开提供以下技术方案：

一种射频能量收集系统，包括：接收单元、阻抗匹配单元、升压整流单元和功率管理单元；其中，

所述接收单元用于获取环境中915MHz频段的射频能量，并将所述射频能量转换为与915MHz频段相对应的射频信号；

所述阻抗匹配单元与所述接收单元连接，用于匹配所述接收单元和所述升压整流单元的输出、输入阻抗；

所述升压整流单元与所述阻抗匹配单元连接，用于将接收的射频信号整流为直流信号并输出；

所述功率管理单元与所述升压整流单元连接，用于将所述升压整流单元输出的直流信号进行存储和转换。

优选的，所述接收单元包括天线阵列和馈电网络，所述天线阵列通过射频连接器座接入所述馈电网络。

优选的，所述阻抗匹配单元包括阻抗匹配网络。

优选的，所述升压整流单元包括倍压整流电路。

优选的，所述倍压整流电路采用四阶倍压整流电路。

优选的，所述功率管理单元包括：

超级电容，用于存储整流单元输出的直流信号；