一種雙頻段射頻能量獲取系統(tǒng).pdf

1、能量獲取電路在代替電池作為電源供電方面具有廣泛的應(yīng)用前景。如何高效地獲取環(huán)境中的能量已經(jīng)成為人們研究的一個(gè)熱點(diǎn)。能量獲取電路可以應(yīng)用于無(wú)線(xiàn)傳感器節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)（WSN）中，提高其使用壽命，降低制造成本。同時(shí)，能量獲取電路還可以應(yīng)用于可穿戴設(shè)備中，提高可穿戴設(shè)備的續(xù)航以及使用壽命。射頻（RF）能量由于具有分布范圍廣泛，穩(wěn)定的特點(diǎn)，已經(jīng)被用于射頻識(shí)別（RFID）芯片中。相對(duì)于其它形式的能量獲取，RF能量獲取是一個(gè)難點(diǎn)。
　　本文根據(jù)環(huán)境中射

2、頻能量的分布特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一個(gè)雙頻段能量獲取系統(tǒng)。該能量獲取系統(tǒng)可以獲取環(huán)境中900MHz頻段和2.4GHz頻段的射頻能量，并將其轉(zhuǎn)換為可用的直流電壓給后級(jí)電路供電。相對(duì)于以往的單一頻段的RF能量獲取，該雙頻段能量獲取可以增加獲得的輸入功率，提高了RF能量的利用效率。本文還詳細(xì)地介紹了傳統(tǒng)的閾值自補(bǔ)償整流器的結(jié)構(gòu)以及優(yōu)缺點(diǎn)。在傳統(tǒng)的閾值自補(bǔ)償整流器的基礎(chǔ)之上，本文將利用PMOS（P型場(chǎng)效應(yīng)晶體管）源極和襯底之間的微弱正偏去降低晶體管的閾值

3、電壓，通過(guò)將閾值自補(bǔ)償結(jié)構(gòu)和襯底偏置效應(yīng)結(jié)合起來(lái)，整個(gè) RF-DC（射頻—直流轉(zhuǎn)換）電路在低輸入功率下的性能得到了極大的提升。為了進(jìn)一步研究如何設(shè)計(jì)RF-DC電路的參數(shù)，本文還分別研究了晶體管的寬長(zhǎng)比，整流器的級(jí)數(shù)，補(bǔ)償階數(shù)，以及阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)的增益對(duì)整個(gè)RF-DC電路性能的影響。并且給出了粗略估算射頻整流器輸出電壓的表達(dá)式。同時(shí)根據(jù)各個(gè)頻段的帶寬的特點(diǎn)，對(duì)雙頻段的RF-DC電路的性能進(jìn)行了單獨(dú)的優(yōu)化。
　　為了降低整個(gè)RF能量獲取

4、在充電階段的功耗，本文使用無(wú)電阻結(jié)構(gòu)的帶隙基準(zhǔn)源以及偏置電流源，這大大降低了整體的功耗以及芯片的面積以及充電階段整個(gè)電路的功耗。同時(shí)本文還提出了一種新型的電壓檢測(cè)電路，該電壓檢測(cè)電路在充電階段只有一個(gè)低功耗比較器消耗能量，使用這個(gè)低功耗比較器檢測(cè)電壓的上升，而另一個(gè)高速比較器只有在電壓的下降階段才正常工作，通過(guò)使用低功耗的基準(zhǔn)電路，偏置電路，電壓檢測(cè)電路，該 RF能量獲取在充電階段的功耗降低到了97nA。為了提高芯片的集成度，本文還使用