论文部分内容阅读
近年来,随着射频能量收集技术和无线射频的信号频率范围的来源越来越广,使得低功耗的无线网络节点的自供电,即利用射频能量收集进行自供电成为可能。这一技术的应用使得依靠电池,以及由于微能量限制,特殊的自然环境下不易更换电池的低功耗无线传感节点的使用得到了较大的改善。本文提出了射频信号的收集系统为低功耗的节点供能,而且分析了射频能量信号收集系统的各个模块,同时对于与不同的方案进行对比分析,将最佳方案整合为射频能量信号收集的设计系统。首先,文章对射频信号收集系统的整体电路结构的基本原理进行了分析,并对现有的微能量收集如太阳能,压电能量,射频能量等进行了比照,并且分析其不同的优缺点。再次,剖析了射频信号获取系统的匹配电路,整流倍压电路,基准稳压电路等组成部分的电路结构和基本原理。最后,针对物联网末端的低功耗节点,在已有的电路基础上进行电路改造创新,并在ADS中进行仿真分析。其中本文的射频信号收集系统核心部分提出一种自适应的射频能量信号的转换电路。利用辅助晶体管动态地控制整流器链的阈值电压,设计的电路降低了晶体管正向偏置的阈值电压,增加了收获的功率和输出电压,同时增加了反向偏置的阈值电压,以减少漏电流,防止电容存储能量的损耗,提高了整流倍压电路的转换效率。本文设计的射频能量信号转换系统中包含T型匹配电路,自适应的倍压整流电路的级数为12级,超低功耗基准稳压电路。并将其在ADS中对于射频能量收集系统进行了模块仿真分析和总体的仿真分析,最终得出整流倍压电路的转换效率在-14dBm时达到35.3%,同时,在能量转换时间经过100ms以后,输出负载为1MΩ的输出电压大约为3.2V,达到了低功耗节点的电压工作范围。