Технология сбора радиочастотной энергии

В нашей повседневной жизни появляется все больше электронных устройств, и всем им для правильной работы требуется какая-либо форма электропитания. К счастью, вокруг нас есть много форм энергии, которые могут преобразовывать энергию ветра, световую энергию, кинетическую энергию объектов в электрическую энергию и даже собирать часть энергии из передачи высокочастотных радиосигналов.

Менее распространенной, но быстро набирающей популярность является схема сбора энергии из радиочастотных/микроволновых сигналов, которые можно собирать с радио-/телевизионных станций и беспроводных устройств. Эта схема сбора энергии может заменить батареи в маломощных приложениях, таких как датчики Интернета вещей (IoT) и метки радиочастотной идентификации (RFID). Повторное использование энергии снижает эксплуатационные расходы и повышает энергоэффективность существующих электронных систем и оборудования.

РЧ является богатым источником сбора энергии, и она излучается миллиардами радиопередатчиков по всему миру, включая мобильные телефоны, базовые станции мобильной связи и базовые станции передачи теле- и радиосигналов. Поэтому стало тенденцией использовать энергию RF для питания некоторых маломощных схем.

Концепция сбора энергии из RF не нова, и процесс относительно прост. Радиоволны достигают антенны и вызывают изменение разности потенциалов по всей ее длине. Эта разность потенциалов заставляет носители заряда перемещаться по длине антенны в попытке выровнять поле, а интегральная схема RF-DC способна улавливать энергию от движения этих носителей заряда. Энергия временно хранится в конденсаторе, а затем используется для создания необходимой разности потенциалов на нагрузке.

Сигнал энергии RF принимается через антенну, поэтому рабочая частота антенны должна совпадать с частотой принимаемого сигнала. После того, как сигнал RF принимается через антенну, его можно использовать как в преобразователях RF-DC, так и в чисто RF-приложениях; преобразователь RF-DC преобразует сигнал RF в сигнал DC, так что полученная энергия может храниться в устройстве хранения энергии; устройство хранения энергии может обеспечивать энергией преобразователи RF-DC, устройства RF и маломощные приложения.

Можно создать схему для выполнения преобразования RF-DC для подсистемы с готовыми компонентами. Используя различные комбинации антенн, беспроводных зарядных катушек, PMIC (микросхемы управления питанием), чипы приемников питания, передатчики возбудителей и т. д., можно создавать системы, способные собирать энергию из радиочастот.

Сигнал радиочастотной энергии принимается через антенну, поэтому рабочая частота антенны должна совпадать с частотой принимаемого сигнала. После того, как радиочастотный сигнал принимается через антенну, его можно использовать как в преобразователях RF-DC, так и в чисто радиочастотных приложениях; преобразователь RF-DC преобразует радиочастотный сигнал в сигнал постоянного тока, так что полученная энергия может храниться в устройстве хранения энергии; устройство хранения энергии может обеспечивать энергией преобразователи RF-DC, радиочастотные устройства и маломощные приложения.