本文關(guān)鍵詞：用于無線傳感網(wǎng)絡(luò)的射頻能量收集器研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：無線傳感網(wǎng)絡(luò)的部署在這些年越來越完善。通常情況下,由電池供電的傳感限制了傳感器的使用壽命。這個(gè)問題可以通過使用從將環(huán)境中的能量轉(zhuǎn)換為可用電能的能量收集技術(shù)來克服。這種技術(shù)可用于各種應(yīng)用中,如遠(yuǎn)程病人監(jiān)護(hù)、可植入傳感器、機(jī)械設(shè)備監(jiān)控等。本文介紹了射頻能量收集系統(tǒng),主要側(cè)重射頻能量收集系統(tǒng)整流架構(gòu)的研究、接收天線的設(shè)計(jì)和存儲(chǔ)裝置的選擇。本文對(duì)幾種整流架構(gòu)、存儲(chǔ)裝置進(jìn)行了對(duì)比研究,并最終完成了射頻能量收集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。首先,本文對(duì)能量收集系統(tǒng)的原理進(jìn)行了簡(jiǎn)要介紹,能量收集系統(tǒng)的作用就是從環(huán)境中將某種形式的能量轉(zhuǎn)換為可利用的電能。隨后,對(duì)壓電式、太陽能、熱能、靜電能量、電磁能量、射頻能量收集器進(jìn)行了對(duì)比分析,比較了他們各自的優(yōu)缺點(diǎn),分析得出射頻能量收集器是解決如今能源短缺問題的可行方式之一。第二章著重介紹了射頻能量收集系統(tǒng)的原理及構(gòu)成,射頻能量收集系統(tǒng)由接收天線、匹配網(wǎng)絡(luò)、整流電路、存儲(chǔ)裝置及負(fù)載五部分構(gòu)成,其中最主要的是接收天線和整流電路。提高輸出電壓并提升功率轉(zhuǎn)換效率是射頻能量收集系統(tǒng)的關(guān)鍵問題。第三章對(duì)整流電路進(jìn)行了比較分析并提出了改進(jìn)意見。分析了橋式整流器和電荷泵的優(yōu)缺點(diǎn)。橋式整流器電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)易,原理簡(jiǎn)單,便于設(shè)計(jì),但是輸出電壓不足,功率轉(zhuǎn)換效率也不高。電荷泵相對(duì)就有較高的輸出電壓和功率轉(zhuǎn)換效率。此外,針對(duì)我們選擇的電荷泵電路,我們有比較了不同級(jí)數(shù)對(duì)輸出電壓和功率轉(zhuǎn)換效率的影響,并選擇HSMS-2852作為電荷泵中的元件。第四章主要是對(duì)接收天線及存儲(chǔ)裝置進(jìn)行了設(shè)計(jì)。針對(duì)接收天線,我們首先設(shè)計(jì)了單頻天線并進(jìn)行仿真,發(fā)現(xiàn)單頻天線具有較高的局限性。隨后我們?cè)O(shè)計(jì)了多頻天線,提高了射頻能量收集系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換率。針對(duì)存儲(chǔ)裝置,我們對(duì)超級(jí)電容及鋰離子電池等進(jìn)行了詳盡的對(duì)比,分析得出超級(jí)電容是理想的能量存儲(chǔ)裝置。本文的最后對(duì)整個(gè)射頻能量收集系統(tǒng)進(jìn)行了總結(jié)和展望。本文設(shè)計(jì)的射頻能量收集系統(tǒng)為解決能源短缺、為無線網(wǎng)絡(luò)不間斷供能提供了參考。同時(shí),在以后的工作中希望能夠找到一種“超級(jí)天線”,能夠接收各個(gè)頻段的能量或者各種不同類型的能量,這樣能量收集就成為一種簡(jiǎn)單且非常有效的手段了。
【關(guān)鍵詞】：無線傳感網(wǎng)絡(luò) 射頻能量收集系統(tǒng) 整流器 接收天線 能量存儲(chǔ)
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TP212.9;TN929.5
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 緒論11-21
• 1.1 研究工作的背景與意義11-13
• 1.2 能量采集系統(tǒng)的模塊分類13-14
• 1.3 能量收集技術(shù)14-19
• 1.3.1 壓電式能量收集14-15
• 1.3.2 太陽能能量收集15
• 1.3.3 熱電能量收集15-16
• 1.3.4 靜電能量收集16
• 1.3.5 電磁能量收集16-18
• 1.3.6 射頻能量收集18-19
• 1.4 能量收集方法的比較19-20
• 1.5 本論文的結(jié)構(gòu)安排20-21
• 第二章 射頻收集系統(tǒng)21-26
• 2.1 近場(chǎng)和遠(yuǎn)場(chǎng)傳播21
• 2.2 射頻功率傳輸21-22
• 2.3 射頻能量收集系統(tǒng)概述22-24
• 2.4 RF-DC轉(zhuǎn)換整流24
• 2.5 能量收集系統(tǒng)的關(guān)鍵問題24-25
• 2.5.1 收集器的閾值24-25
• 2.5.2 功率轉(zhuǎn)換效率25
• 2.6 本章小結(jié)25-26
• 第三章 射頻能量收集器整流電路設(shè)計(jì)26-48
• 3.1 橋式整流器概述26-32
• 3.2 橋式整流器的仿真32-36
• 3.2.1 頻率對(duì)輸出電壓及功率轉(zhuǎn)換效率的影響32-33
• 3.2.2 晶體管的尺寸對(duì)輸出電壓及功率轉(zhuǎn)換效率的影響33-35
• 3.2.3 負(fù)載電阻對(duì)輸出電壓及功率轉(zhuǎn)換效率的影響35-36
• 3.3 差分CMOS整流器的仿真36-40
• 3.3.1 輸入振幅對(duì)輸出電壓及功率轉(zhuǎn)換效率的影響36-37
• 3.3.2 晶體管尺寸對(duì)輸出電壓及功率轉(zhuǎn)換效率的影響37-39
• 3.3.3 負(fù)載電阻對(duì)輸出電壓及功率轉(zhuǎn)換效率的影響39
• 3.3.4 頻率對(duì)功率轉(zhuǎn)換效率的影響39-40
• 3.4 電荷泵概述40-43
• 3.4.1 DICKSON電荷泵40-41
• 3.4.2 倍壓整流器41-43
• 3.4.3 電荷泵電路元器件的選擇43
• 3.5 電荷泵的仿真43-47
• 3.5.1 晶體管尺寸對(duì)輸出電壓及功率轉(zhuǎn)換效率的影響45
• 3.5.2 頻率對(duì)輸出電壓及功率轉(zhuǎn)換效率的影響45-47
• 3.6 本章小結(jié)47-48
• 第四章 射頻能量收集系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)48-61
• 4.1 整流天線的設(shè)計(jì)48-53
• 4.1.1 環(huán)境中射頻能量分布測(cè)量48-49
• 4.1.2 單頻半波偶極子天線的設(shè)計(jì)49
• 4.1.3 單頻半波偶極子天線的仿真49-51
• 4.1.4 單頻微帶貼片天線的設(shè)計(jì)51-52
• 4.1.5 單頻微帶貼片天線的仿真52-53
• 4.2 雙頻天線53-56
• 4.2.1 雙頻天線的設(shè)計(jì)53-54
• 4.2.2 雙頻天線的仿真54-55
• 4.2.3 室外環(huán)境中整流天線的測(cè)量55-56
• 4.3 射頻能量收集系統(tǒng)的存儲(chǔ)模塊56-59
• 4.4 射頻能量收集系統(tǒng)測(cè)量59-61
• 第五章 結(jié)論與展望61-63
• 致謝63-64
• 參考文獻(xiàn)64-66
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的成果66-67

【相似文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前3條

1 方鎮(zhèn);魯生;;高功率毫米波整體控制元件[J];現(xiàn)代防御技術(shù);1988年02期

2 孫康明;袁祥輝;孟麗婭;;射頻供能的CMOS視網(wǎng)膜修復(fù)微芯片[J];儀器儀表學(xué)報(bào);2010年01期

3 ;[J];;年期

中國(guó)重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 石銘宇;谷宏越;曲秀芬;;不同射頻能量對(duì)犬心肌及冠狀動(dòng)脈損傷的病理學(xué)研究[A];中華醫(yī)學(xué)會(huì)心電生理和起搏分會(huì)第八次全國(guó)學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2008年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前4條

1 武劍;用于無線傳感網(wǎng)絡(luò)的射頻能量收集器研究[D];電子科技大學(xué);2015年

2 嚴(yán)博文;電外科射頻能量發(fā)生器控制系統(tǒng)的研制[D];重慶大學(xué);2014年

3 陳琦;射頻能量處理關(guān)節(jié)軟骨損傷急性效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)研究[D];廣州醫(yī)學(xué)院;2011年

4 李曉明;HF頻段RFID射頻能量和信號(hào)一致性測(cè)試系統(tǒng)研究與實(shí)現(xiàn)[D];燕山大學(xué);2014年

  本文關(guān)鍵詞：用于無線傳感網(wǎng)絡(luò)的射頻能量收集器研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

，

本文編號(hào)：292424