[发明专利]小功率射频能量采集装置

权利要求书

1.一种基于阵列天线的小功率射频能量采集装置，其特征包括：整流天线模块，用于接收环境中微弱的射频能量，并且经过整流升压电路将射频能量转换为直流电能，供后端电路采集；储能模块，用于将整流天线模块的直流电能采集并且储存起来，并且可以提供稳定的直流电压输出。

2.根据权利要求1所述的小功率射频能量采集装置，其特征在于，所述的整流天线模块包括：2*2天线阵列、扇形滤波器、自激荡DC-DC 升压电路；储能模块包括：电源管理模块、超级电容组。

3.根据权利要求1或2所述的天线阵列，其特征在于：使用的天线阵列在15cm*15cm*5cm的体积下，增益可以达到15dB。

4.根据权利要求1或2所述的扇形滤波器，其特征在于：滤波器为根据七阶椭圆低通滤波器原型所设计的扇形滤波器。

5.根据权利要求1或2所述的自激荡DC-DC 升压电路，其特征在于：整流电路是在常规的半波整流电路基础上，将一个同型号的HSMS-285B二极管与倍压电路的其中一只二极管并联接入，并联的二极管可以抑制电路的高次谐波，同时能够提高输出电压，同时，并联二极管使得二极管的阻抗减小。

6.根据权利要求5所述的自激荡DC-DC 升压电路，其特征在于：自激荡DC-DC 升压电路是基于LPR6235-752SMLC型DC-DC升压变换器，电路包含三个模块：（1）振荡器：它由JFET构成，可以放大栅极输入信号；振荡器反馈环路由两个耦合电感和栅极源极电容构成；（2）阶跃电压：将很低的源电压（几十毫伏）经过高升压比的变压器超过 1V水平的电压；（3）整流器：运用栅极-源极 PN结晶体管，对 JFET的激荡电压进行整流，当二极管的栅极电压高于门限值，二极管导通，电路提供输出，而本装置使用基于 DC-DC自谐振变压器通过 JFET驱动，这种电路的特点是自启动和自振荡，并且不需要外部提供的振荡器的电源，由于 JFET可以选择为具有接近 0V的 VDS，所以基于 JFET升压转换器可以在毫伏级的输入电压条件下工作。

7.根据权利要求1或2所述的储能模块，其特征在于：电源管理模块是基于BQ25570芯片构成的电路，芯片会对输入的微弱直流电能进行斩波升压，在冷启动的时候需要的电压约为600 mV ，而芯片完成冷启动过程之后就可以在更低的电压水平下正常工作，为了防止对存储元件的损坏，内部设置了欠压保护和可编程的过压保护。

8.根据权利要求7所述的储能模块，为了进一步严格管理其能量预算，当的电压低于预先设置的临界水平时，此模块切换电池良好标志以触发减少负载电流，以防止系统进入低电压状态，此电路经过优化，调节输出提供了从低输出电流( 10ua)到大电流(约110ma)的高效率，且提供3.3V/5伏直流电源。