Résumé:
Conception de la puissance d'entrée bi-bande à un circuit basse de collecte d'énergie en utilisant le réseau d'adaptation de type T correspond à l'entrée du circuit redresseur est terminée, et par le biais d'un match de stub parallèle élargit la bande passante. Les résultats des mesures montrent que le circuit de récupération d'énergie à 1,84 GHz et 2,45 GHz bonne adaptation d'impédance. Ensuite, à 0 dBm de puissance d'entrée à fréquence unique, le circuit respectivement, pour obtenir une efficacité RF-DC de 5,12% et 9,97% à 1,84 GHz et 2,45 GHz, la charge 5,1 kQ tension de sortie aux bornes étaient 0,51 V et 0,71 V; la la puissance d'entrée à deux fréquences de 0 dBm, le rendement du circuit de récupération d'énergie atteint 14,9%, la tension de sortie est de 0,87 V. Ces recueillies énergie stockée, suffisante pour entraîner des dispositifs à faible puissance.
format de citation chinois: Xu Lixiang, Bin Voyage, Hua environnement de conception de circuits Fuchun collecteur d'énergie à double bande Technologie électronique, 2018,44 (9): 48-51.
Anglais format Référence: Xu Lixiang, vous Bin, Hua Fuchun conception de circuits de récupération d'énergie ambiante à double bande. . Application de la technique électronique, 2018,44 (9): 48-51.
0 introduction
Avec le développement des choses, chaque nud de réseau du problème d'approvisionnement est devenu l'un des principaux problèmes qui limitent le développement de l'Internet des objets. L'utilisation de l'énergie sans fil au pouvoir devenir autour du foyer de la recherche actuelle. En raison du développement rapide des communications sans fil, un grand nombre de très présents dans l'environnement et source stable d'énergie RF, tels que 4G / LTE, GSM900 / 1800,3G / UMTS, WiFi, etc., mais de recueillir autour de ces signaux de fréquence radio basse puissance ont tendance à ce système requiert de collecte d'énergie pour avoir aussi élevé RF - DC (Radio Frequency-courant continu, RF-DC) l'efficacité de conversion d'énergie.
La plupart des études ont recueilli pour un seul signal RF de fréquence. Document , proposé la récupération d'énergie de bande de fréquence unique, Document Acquisition énergie RF est de 2,45 GHz, un filtre passe-bas par l'introduction d'un défaut de tissu, les harmoniques supérieurs générés limite de redressement redresseur pour améliorer l'efficacité de rectification entre le circuit basse du filtre passe, la puissance d'entrée de 0 dBm à l'efficacité RF-DC de 11%. Document de proposé un travail à 5,8 GHz dans le circuit redresseur, par rapport document , qui est sortie à travers une pluralité de filtres est introduite pour améliorer l'efficacité de rectification entre le circuit redresseur et une borne de sortie, quand la puissance d'entrée est de 0 lorsque dBm, l'efficacité est 11,66%. Cependant, en raison de l'énergie RF dans l'environnement est trop faible, même à haute efficacité de conversion, la tension de sortie finale est également très limitée. Pour augmenter la tension de sortie finale, document proposé 900 MHz et la récupération d'énergie à double bande à 2,4 GHz, mais la fréquence d'acquisition décalée à 400 MHz dans la basse fréquence à la fréquence de conception cible de 900 MHz, 2,4 GHz au pour atteindre une efficacité maximale lorsque la puissance d'entrée RF-DC de 15 dBm, seulement 13% et 16%. De plus, il y a l'espace autour du signal RF principalement des différents systèmes de communication sans fil, de tels systèmes de communication sans fil ont une certaines bandes de fréquences, et sauts de fréquence, et la collection de documents en cours soit à bande unique ou acquisition à double bande, pour une fréquence unique, de sorte que la conception globale ne peut recueillir l'énergie dans une plage de fréquences étroite, ne répond pas aux besoins en bande passante de l'acquisition du signal réel. En résumé, le circuit de récupération d'énergie RF pour être autour de la plus grande efficacité énergétique possible à la puissance d'entrée inférieure, et avec une certaine largeur de bande correspondante.
Dans cet article, la conception d'un circuit de collecte d'énergie à double bande, les bandes WiFi et GSM1800 l'acquisition de signal, et d'élargir la largeur de bande de la bande de fréquences acquis par l'augmentation de la souche, de sorte que le circuit à une puissance d'entrée faible, dans la conception les bandes ont un coefficient de réflexion inférieur, pour obtenir une bonne collection d'énergie et de conversion.
Une analyse théorique et calcul
Système de collecte d'énergie ambiante RF est constitué d'une antenne, un réseau d'adaptation et d'un circuit redresseur composé du schéma de principe illustré sur la figure 1. l'énergie RF reçue par l'antenne dans le milieu environnant, à travers un circuit d'adaptation, un circuit de redressement en un signal de fréquence radio, convertie en une puissance de sortie en courant continu. Un réseau d'adaptation entre l'antenne et un circuit de redressement de l'énergie sans fil pour assurer la capture autant de l'entrée du circuit redresseur, le circuit d'adaptation est un circuit de l'ensemble du système d'acquisition de clé sans fil.
1.1 conception de réseau d'adaptation
Papier et GSM1800 signaux WiFi, une conception à double bande du réseau d'adaptation, fonctionnant bande de fréquence de 1,805 GHz ~ 1,85 GHz et 2,4 GHz ~ 2,485 GHz. réseau d'adaptation double bande requise pour la fréquence centrale f1 de deux bandes: 1,83 GHz et f2: 2,45 GHz correspondant respectivement, ceci est réalisé par le réseau d'adaptation de type T, comme représenté sur la Fig.
À la fréquence point de f2, il doit être remplie:
Avec le principe ci-dessus, l'adaptation d'impédance peut être tout deux fréquences. Dans le processus de conception, de passer par un grand nombre de double comptage pour la plupart des paramètres correspondants, comme représenté sur la Fig. 3 est un organigramme de deux adaptation d'impédance quelconque, selon un organigramme des étapes mises en oeuvre par un ordinateur un certain nombre d'itérations, les paramètres peuvent être rapidement adaptés.
Après l'achèvement de l'appariement des points à double fréquence nécessaire d'élargir la bande passante du circuit d'adaptation pour réaliser l'appariement à large bande à double bande. Afin d'élargir la bande passante de la mise en correspondance, la mise en correspondance et dans les circuits antérieurs décrits ici a ajouté quelques adaptateur d'impédance ouvert et un court tronçon ZD ZE, comme représenté à la Fig.
Afin de ne pas détruire la mise en correspondance est établie, la ligne de transmission est ajouté à ces deux exigences est satisfaite:
Dans lequel, ZD, ZE et respectivement, un adaptateur d'impédance ouvert et une impédance caractéristique de court-talon, 1 est la longueur électrique de ces deux lignes à la fréquence f1. Lorsque la formule (6), un adaptateur d'impédance ouvert et un talon court introduit susceptance peuvent annuler mutuellement, sans effet sur la mise en correspondance complète. On peut le voir sur la Fig. 5, sans correspondant à la bande passante du réseau d'adaptation d'embout est étroite, tandis que le traitement de la bande d'élargissement, ou si la valeur correspond à la largeur de bande de S11, sont considérablement améliorées.
1.2 Conception circuit redresseur RF-DC
Dans le circuit redresseur, avec l'augmentation du nombre de diodes, la tension de sortie augmente. Toutefois, à une faible puissance d'entrée redressée par la diode provoqué la perte est particulièrement évident, affecter de manière significative l'efficacité du RF-DC. Dans cet article, le logiciel ADS, l'efficacité du circuit redresseur RF-CC nombre différent de diodes sont des résultats de simulation présentés sur la Fig. Dans la puissance d'entrée du système de collecte d'énergie plage d'intérêt (à savoir, la puissance d'entrée est inférieure à -20 dBm), le rendement maximal d'un redresseur à diodes, deux diodes légèrement diminué, tandis que l'efficacité de la diode 4 a diminué de manière significative. Ainsi, un compromis entre la tension de sortie et le rendement RF-DC, nous avons choisi circuit redresseur doubleur de tension unique de scène composée de deux diodes, comme représenté, à la fois pour assurer une sortie de tension considérable 7, tout en maintenant un haut efficacité redresseur RF-DC.
circuit de traitement 2 Mesure
A partir des résultats ci-dessus, on utilise ADS qui correspond à un simulations de mise en forme de circuit redresseur, en utilisant la diode redresseur SMS-7630, et de sélectionner la constante diélectrique est de 4,4, l'angle de pertes de la plaque diélectrique FR40,02, une épaisseur de 0,6 mm. Les T-paramètres calculés du réseau d'adaptation 6 en utilisant le programme C #: ZA = 81,2, ZB = 1,85, ZC = 56,8, & thetav = 77,1 °, 77,1 ° = B, C = 10,28 °.
ZB mais la valeur est 1,85, ce qui peut entraîner le traitement réel de cette ligne est très rugueuse. Afin de réduire le volume du bloc de circuit, le ZB ici du court tronçon de la tubulure ouverte, et B a doublé, maintenant ainsi la valeur d'admittance électrique de ce fil est constante. Dans le circuit réel, à son tour, divisé en deux tronçons ouverts, l'impédance caractéristique devient double, ont été placés côtés supérieur et inférieur du circuit, ce qui réduit encore la taille de l'ensemble du circuit, l'ensemble de mise en circuit 8, la disposition représentée sur la Fig. 8 et la mise en page a été optimisé.
Après optimisation de la mise en page, une mesure du circuit de traitement du papier, la figure physique. 9, la taille de l'ensemble du circuit est de 60 mm × 86 mm, la taille du circuit que le circuit d'acquisition de bande unique est beaucoup plus grande que la littérature mais , double circuit redresseur doivent être réduites pour un certain nombre, tels que des circuits parallèles multiples usages multiples, chaque besoin de trajet pour un redresseur de fréquence d'adaptation séparé, puis en ajoutant la tension de sortie.
2,1 circuit de mesure du facteur de réflexion
Dans cet analyseur de réseau vectoriel de papier pour correspondre à l'effet physique est un résultat de la mesure représentée sur la figure 10. Dans le cas où la puissance d'entrée de -20 dBm meilleur point de correspondance pourrait sont 1,86 GHz et 2,45 GHz, respectivement, correspondant au coefficient de réflexion et de -22,2 dB -12,2 dB. bandes WiFi et GSM1800 dans la bande à -10 dB largeurs de bande des 52 MHz et 70 MHz, par rapport à la figure 4 ne moignons ajoutés a été grandement améliorée bande passante, nous avons vérifié pour élargir la largeur de bande par l'introduction d'un talon d'adaptation le procédé est efficace. Les résultats des simulations avec des mesures de déviation légères, il est évident dans la bande GSM1800, qui est due au processus de simulation ADS ne prend pas en compte certaines erreurs et des paramètres de soudage parasites générées et les paramètres de traitement générés comprenant une plaque diélectrique. Néanmoins, à une fréquence de 1,84 GHz au point de la conception initiale, la valeur S11 de -10,5 dB, peut réaliser l'acquisition d'énergie.
2.2 efficacité RF-DC circuit de mesure
l'efficacité du redresseur RF-DC du circuit est le suivant:
Lorsque PIN et POUT sont la puissance d'entrée et la puissance de sortie du circuit, RL est un circuit de charge, le circuit est de 5,1 kQ, VO est la tension aux bornes de la charge. Utilisation générateur de signaux vectoriels Agilent E8267D comme la source de la fréquence du signal d'émission RF est 1,84 GHz et ondes continues 2,45 GHz, la tension aux bornes de la charge est mesurée à l'aide d'un multimètre. Et la tension de sortie du circuit redresseur efficacité RF-DC par rapport à la courbe de puissance d'entrée représenté sur la figure 11. La comparaison de la figure unique et entrée à double fréquence, la tension de sortie et la courbe d'efficacité RF-DC comme la puissance d'entrée. Dans la puissance d'entrée à fréquence unique de 0 dBm, le circuit respectivement, pour obtenir une efficacité RF-DC de 5,12% et 9,97% à 1,84 GHz et 2,45 GHz, la charge entre les tensions de sortie sont de 0,51 V et 0,71 V, le circuit à 1.84 GHz à moins efficace que à 2,45 GHz, ce qui est un peu moins parce que la première à la seconde S11; pouvoir double entrée à 0 dBm, le rendement du circuit de récupération d'énergie atteint 14,9%, la tension de sortie est de 0,87 V. Il se trouve des résultats de la comparaison, les résultats de la double bande tension de sortie RF-DC et l'efficacité que la seule fréquence est considérablement améliorée. Cela montre qu'en augmentant le nombre de bandes d'énergie pour améliorer la collecte de l'efficacité de conversion d'énergie est efficace.
3 Conclusion
Dans cet article, un cadre de collecte de l'énergie RF, pour concevoir un circuit d'adaptation à large bande à double bande, et, finalement, un circuit de collecte d'énergie à double bande. Sur la base de l'analyse théorique, et le résultat de la simulation de circuit de la mesure et la simulation est cohérente, mais aussi prouvé que la récolte d'énergie à double bande peut améliorer l'efficacité du circuit de collecte d'énergie et le circuit de récupération d'énergie à bande unique, il présente des avantages évidents .
références
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Informations sur l'auteur:
Xu Lixiang 1, 1 Bin Voyage, Hua Fuchun 2
(1 Hangzhou information électronique, Université des sciences et de la technologie électronique, Hangzhou 310018, Chine; 2. Xigu district de la ville de Lanzhou Département de l'éducation, Lanzhou 730000, Chine)
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