混合環(huán)境能量收集系統(tǒng)研究與設(shè)計.pdf

1、環(huán)境能量收集技術(shù)使低功耗物聯(lián)網(wǎng)傳感器節(jié)點的自供電及免維護(hù)成為可能。傳統(tǒng)能量收集裝置大多采集某一種環(huán)境能量，收集的能量有限，適應(yīng)范圍窄。而已有的一些混合環(huán)境能量收集裝置，將不同的能量收集模塊分離設(shè)計，裝置體積大，可靠性不高。本文即針對物聯(lián)網(wǎng)快速發(fā)展中的可靠持續(xù)供電問題，定位于環(huán)境中普遍而豐富的射頻電磁波能量和振動能量，研究并設(shè)計新型的混合環(huán)境能量一體化收集裝置，同時收集射頻能量和振動能量，不僅減小了系統(tǒng)的尺寸，也提高了系統(tǒng)供電的可靠性和對

2、環(huán)境的適應(yīng)能力。具體工作如下:
　　(1)新型混合環(huán)境能量收集系統(tǒng)分析與結(jié)構(gòu)設(shè)計?；趥鹘y(tǒng)單一射頻能量和振動能量收集技術(shù)，分析混合環(huán)境能量收集系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和優(yōu)勢，對系統(tǒng)整體框圖和每個模塊進(jìn)行定義和功能描述。
　　(2)高效率射頻能量收集模塊的研究與設(shè)計?；?.9GHz、2.6GHz兩個工作頻率設(shè)計一種同軸單饋雙頻微帶天線，采用天線開槽技術(shù)，并將其設(shè)計為中心鏤空結(jié)構(gòu)，以便與振動能模塊進(jìn)行一體化設(shè)計，進(jìn)而減小系統(tǒng)尺寸;設(shè)計射頻信

3、號收集天線的T型阻抗匹配整流電路，實現(xiàn)射頻能量收集的高效轉(zhuǎn)化，實驗表明，工作在1.9GHz頻率下，當(dāng)信號源輸出功率18dBm，負(fù)載阻值320Ω時，獲得78％的最大轉(zhuǎn)化效率。
　　(3)電磁式振動能量收集模塊的仿真與設(shè)計。對電磁式振動能量收集模塊進(jìn)行了建模和仿真優(yōu)化，在振動頻率f=20Hz，線圈匝數(shù)N=10的情況下，最大輸出功率為1.9mW，仿真結(jié)果表明，該單一振動能量可以滿足微瓦級低功耗傳感器節(jié)點工作的供電需求。
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