一种RF能量采集器制造技术

本发明专利技术公开的是用于采集环境中的RF（射频）能量的天线装置。该装置包括一个或多个RF天线组件，设置为接收RF能量并用于产生电力。所述一个或多个RF天线组件包括多个频率滤波组件，每个频率滤波组件设置为过滤所接收的RF能量的相应频带。本发明专利技术还公开了包括整流电路的装置，该整流电路设置为将从相关联的天线的输入接收的可变电信号转化为用于供给到电能存储单元的直流电信号，该天线用于采集环境中的RF能量。该装置还包括具有输入的电源管理模块，该输入设置为接收直流电并控制该直流电供给到电能存储单元。该整流电路包括多条传输线，其中所述整流电路的输入和电源管理模块的输入经由多条传输线连接。该电源管理模块设置为至少部分在由多条传输线所限定的边界内。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】一种RF能量采集器
本专利技术涉及一种用于采集RF(射频)能量的装置，尤其涉及一种用于接收环境RF能量的天线。此外，还公开了RF能量采集系统的整流器部分，以及该整流器与电源管理模块的集成。
技术介绍
许多电气设备，特别是便携或远程电气设备由电池供电。电池通常需要重新充电或定期更换，这是电气设备连续操作的基础。然而，并不总是希望或能够将设备连接到电力网供电来用于充电，或容易进入设备来更换电池。此外，它可能无法依靠电池在较长时间内和/或极端操作/环境条件下100％可靠地执行。因此，已探索其它装置用于给设备供电/充电。一种建议是通过电气设备上的能量采集装置获取电能为电气设备供电。能量采集涉及将来自干净、自由可用能源的能量转化成电能，并代表一种环保的解决方案。通常使用自由能源方案为电气设备供电，包括太阳能、热能和振动能源。例如，实用型太阳能采集器，如太阳能电池板和太阳能整流天线，利用光伏电池通过光伏效应将光子转化成电能。然而，如太阳能采集器的解决方案不适合于许多类型的远程电气设备，并且在许多地理位置使用也是不理想的。可选择的建议是电力的无线传输。例如，高功率RF源可用于将RF能量以特定的频带传输至接收方设备。然后，接收方设备接收RF能量并将其转化成电形式，其可用于为设备供电。这样的系统可在某些环境中有效地工作。然而，这样的系统依赖于高能量RF发射机，由于需要安装基础设施，这降低了这种系统的整体吸引力，因此限制了可使用这种技术的可能应用的数量。由于近几十年移动通信行业的扩展以及环境RF能量的相应增加，一些研究已经着眼于是否可以采集这种环境RF能量。目前，已经报道了用于采集环境RF能量的一些实用型能量收集解决方案，尽管这种能源很丰富。关于采集RF能量的主要挑战之一是采集非常低的RF功率，其可低至10nW。目前，RF能量采集不看作是可行的选择。因此仍然需要可选择的能源用于远程设备。
技术实现思路
根据本专利技术的一个方面，提供了用于采集环境RF能量的天线装置。该装置包括一个或多个RF天线组件，设置为接收RF能量用于产生电力。所述一个或多个RF天线组件包括多个频率滤波组件，每个频率滤波组件设置为过滤所接收的RF能量的相应频带。该频率滤波组件可形成一个或多个RF天线组件的一部分。该频率滤波组件可以是形成在一个或多个RF天线组件中或上的特征。该特征的过滤特性可根据所述特征的尺寸来确定。该特征可形成在一个或多个RF天线组件中或上的某些位置上，其与一个或多个RF天线的一个或多个谐振频率相关联，它们形成在该谐振频率内。设置多个频率滤波组件来过滤的各种频带可以是一种或多种已知的电磁辐射频带。该一种或多种已知的电磁辐射频带可包括一种或多种GSM900、GSM1800、3G和4G。一个或多个RF天线组件之一可以是圆形辐射贴片，设置为接收第一频率范围。多个频率滤波组件的第一个可以是在圆形辐射贴片中或上同心形成的弯曲特征。第一滤波组件可设置为在第一频率范围内过滤一个或多个频率。第一频率滤波组件可定位成距圆形辐射贴片的中心有一定的距离，距离为λg/12至λg/16，其长为λg/6至λg/15，宽为λg/18.5至λg/24.2，其中λg是与各个频率滤波组件相关联的相应频带的中心频率的波长。所述多个频率滤波组件的第二个可以是在圆形辐射贴片中或上同心形成的弯曲特征，其设置为在第一频率范围内过滤一个或多个频率。由第二频率滤波组件过滤的一个或多个频率可能不同于由第一频率滤波组件过滤的一个或多个频率。第二频率滤波组件可定位成距圆形辐射贴片的中心有一定的距离，距离为λg/12至λg/24，其长为λg/4.5至λg/5.7，宽为λg/18.5至λg/24.2。一个或多个RF天线组件可以是设置为限定天线的辐射方向图的接地层。所述多个频率滤波组件之一可以是形成在所述接地层中或上的特征，用于在第二频率范围内过滤一个或多个频率。形成在所述接地层中或上的特征可以为U形。形成在所述接地层中或上的特征可距圆形辐射贴片的最近边缘有一定的距离，距离为λg/5.4至λg/8.1，其长为λg/7.4至λg/10.5，宽为λg/15.2至λg/24.2。RF天线装置可包括基板，圆形辐射贴片和接地层形成在其上。RF天线装置可包括在所述基板的一个边缘上的连接部，用于将圆形辐射贴片和接地层连接到采集电路上。圆形辐射贴片可通过细长的馈电线联接该连接部。可设定细长的馈电线长度使得圆形辐射贴片和接地层之间的距离限定了该天线的输出阻抗。圆形辐射贴片和接地层之间的距离可以是λg/4.8。该基板可以是易弯曲的。所述多个频率滤波组件可以是一个或多个凹口、凹槽或突起。根据本专利技术的另一方面，提供了包括整流电路的装置，该整流电路设置为将在相关联天线的输入接收的可变电信号转换化成直流电信号，用于供给到电能存储单元，所述天线用于采集环境的RF能量。该装置还包括具有输入的电源管理模块，该输入设置为接收直流电并控制该直流电供给到电能存储单元。该整流电路包括多条传输线，其中所述整流电路的输入和电源管理模块的输入经由多条传输线连接。电源管理模块设置为至少部分地在由多条传输线所限定的边界内。所述多条传输线可形成第一和第二臂。所述第一臂可通过正向偏置整流装置连接整流电路的输入至电源管理模块的输入。第二臂可通过反向偏置整流装置连接整流电路的输入至电源管理模块的输入。第一臂可包括连接整流电路的输入至正向偏置整流装置的第一传输线，以及连接该正向偏置整流装置至电源管理模块的输入的第二传输线。第一传输线可设置用于阻抗匹配该整流器与相关联的天线，并且所述第二传输线可设置用于阻抗匹配整流电路与电源管理模块。第一传输线可具有λg/6.8至λg/8.1的长度，其中λg是设置为由相关联的天线接收的相应频带的中心频率的波长。滤波电路可连接到第二传输线。该滤波电路可以是四分之一波长的短截线。第二传输线可包括连接传输线路和阻抗匹配传输线路。该连接传输线路可设置在整流装置和滤波电路之间。该连接传输线路设置为吸收与整流装置相关联的容抗。该阻抗匹配传输线路可设置在滤波电路和电源管理模块之间。该连接传输线路可具有λg/4.3至λg/5.6的长度。该阻抗匹配传输线路可具有λg/3.8至λg/4.4的长度。电源管理模块可设置在整流装置内并具有以下特征。该电源管理模块可在第一端连接到整流电路的输出。电源管理模块的第二端和所述整流电路的输入之间的距离可设定为λg/2.5至λg/5。可设定电源管理模块的第一侧距第一臂的边缘距离为λg/6.5至λg/12。可设定电源管理模块的第二侧距第二臂的边缘距离为λg/9至λg/16.4。根据本专利技术的另一方面，提供了RF能量采集系统，包括如本专利技术所述的天线和如本专利技术所述的装置。该RF能量采集系统可进一步包括电能存储单元，设置为接收和存储来自所述装置的电源管理模块的电能。公开了用于采集环境RF能量的整流天线的功率电平低于3μW。该整流天线可包括在GSM900、GSM1800和GSM3G的RF频带可运行的超宽带平面单极天线。该整流天线还可包括全波整流器，具有差分电压输出和在低于3μW可运行的输入功率。提出了环境RF采集器，其中在低于3μW的输入RF功率水平实现了45％以上的效率。为了实现这一效率，可提供单个的多波段天线和全波探本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于采集环境RF能量的天线装置，该装置包括：一个或多个RF天线组件，设置为接收RF能量并用于产生电力，其中所述一个或多个RF天线组件包括多个频率滤波组件，每个频率滤波组件设置为过滤所接收的RF能量的相应频带。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.08.09 GB 1314307.81.一种天线装置，包括：整流电路(103)，设置为将在相关联天线(101)的输入接收的可变电信号转换化成直流电信号，用于供给到电能存储单元(106)，所述天线(101)用于采集环境中的RF能量；以及具有输入的电源管理模块(105、300)，该输入设置为接收直流电并控制该直流电供给到电能存储单元(106)；其中该整流电路(103)包括多条传输线，其中所述整流电路(103)的输入和电源管理模块(105、300)的输入经由多条传输线连接；以及电源管理模块(105、300)设置为至少部分在由多条传输线所限定的边界内；特征在于所述多条传输线形成第一和第二臂，所述第一臂通过正向偏置整流装置(203)连接整流电路(103)的输入至电源管理模块(105、300)的输入，并且第二臂通过反向偏置整流装置(204)连接整流电路(103)的输入至电源管理模块(105、300)的输入；第一臂包括连接整流电路(103)的输入至正向偏置整流装置(203)的第一传输线(202)，以及连接该正向偏置整流装置(203)至电源管理模块(105、300)的输入的第二传输线；该电源管理模块(105、300)在第一端连接到整流电路(103)的输出；该电源管理模块(105、300)的第二端和整流电路(103)的输入之间的距离为λg/2.5至λg/5；电源管理模块(105、300)的第一侧距第一臂...

【专利技术属性】
技术研发人员：保罗大卫·米切森，斯特潘·鲁斯津，曼纽尔皮努埃拉·兰热尔，大卫克瑞斯托夫尔·耶茨，
申请(专利权)人：德雷森科技欧洲有限公司，
类型：发明
国别省市：英国;GB