本文關(guān)鍵詞：射頻能量采集系統(tǒng)的設(shè)計

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【摘要】：射頻能量采集是最近幾年比較熱門的研究方向,對空間中存在的射頻能量進(jìn)行有效的收集,可以用在可穿戴設(shè)備,智能家居,可植入式芯片和無線充電,物聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域。射頻能量采集在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的應(yīng)用將是未來研究的大方向,在未來的物聯(lián)網(wǎng)時代,射頻能量采集將有重要應(yīng)用。本文正是基于這一研究背景,給出了一種完整的射頻能量采集系統(tǒng)設(shè)計方案。本文設(shè)計的射頻能量采集系統(tǒng)采用SMIC 0.18?m1P4M的CMOS工藝,系統(tǒng)內(nèi)部核心電路模塊包括高效差分整流器,帶隙基準(zhǔn)源,低壓差線性穩(wěn)壓器,整個系統(tǒng)電路通過Cadence和Hspice仿真驗證。本文設(shè)計的射頻能量采集系統(tǒng)是針對輸入微瓦級功率的能量采集,在系統(tǒng)中整流器的功率轉(zhuǎn)化效率體現(xiàn)了系統(tǒng)對能量收集的能力,怎樣設(shè)計出高效功率轉(zhuǎn)化效率整流器是能量采集系統(tǒng)的關(guān)鍵,怎樣提高整流器功率轉(zhuǎn)化效率是本文研究的重要內(nèi)容。因此本文針對傳統(tǒng)差分整流器應(yīng)用體偏置技術(shù)進(jìn)行改進(jìn),改進(jìn)后整流器功率轉(zhuǎn)化效率提高2%,在更小的輸入功率取得最大整流效率。當(dāng)輸入端功率一定時,整流器功率轉(zhuǎn)化效率越高,輸出端功率轉(zhuǎn)化效率越高;負(fù)載等效電阻越大,輸出端功率轉(zhuǎn)化效率越高;工作頻率越低,輸出端功率轉(zhuǎn)化效率越高。本文基于對射頻能量采集系統(tǒng)功率轉(zhuǎn)化效率的研究,對整流器后整個系統(tǒng)電路用一個電阻代替研究,在輸入功率是-12.5dBm,工作頻率是953MHz,負(fù)載阻抗是10 K?,整流器的輸出電壓是1.92V,能量采集整流器的功率轉(zhuǎn)化效率是75.6%,能量采集最大距離是7.4米。當(dāng)負(fù)載是系統(tǒng)實際電路時,輸入功率是-10dBm,工作頻率是953MHz,整流器輸出電壓是1.8V,電壓紋波是14mV,穩(wěn)壓輸出電壓是1.2V,電壓紋波幾乎不到1mV,整個系統(tǒng)功率轉(zhuǎn)化效率是14.2%,系統(tǒng)能量采集最大距離是2.4米。
【關(guān)鍵詞】：射頻能量采集 系統(tǒng) 整流器 功率轉(zhuǎn)化效率
【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TP274.2
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 符號對照表10-11
• 縮略語對照表11-14
• 第一章 緒論14-22
• 1.1 研究背景及意義14-15
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀15-17
• 1.3 未來發(fā)展趨勢17-19
• 1.4 本文研究內(nèi)容19-22
• 第二章 整流器和電荷泵22-38
• 2.1 MOS器件特性的研究22-25
• 2.1.1 MOS管基本原理22-23
• 2.1.2 MOS管的傳輸特性23-25
• 2.2 Dickson電荷泵原理及其結(jié)構(gòu)介紹25-27
• 2.3 減小電荷泵傳輸管閾值電壓的方法和結(jié)構(gòu)27-30
• 2.4 提高整流器整流效率的方法和結(jié)構(gòu)30-38
• 第三章 系統(tǒng)電路和各模塊工作原理38-46
• 3.1 能量采集系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識38
• 3.2 能量采集系統(tǒng)的簡單結(jié)構(gòu)38-42
• 3.2.1 能量采集系統(tǒng)的一般簡單結(jié)構(gòu)38-41
• 3.2.2 本文研究采取的能量采集系統(tǒng)結(jié)構(gòu)41-42
• 3.3 能量采集系統(tǒng)各個模塊的設(shè)計42-46
• 3.3.1 匹配網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計42-45
• 3.3.2 整流器的的設(shè)計45-46
• 第四章 能量采集整流器的設(shè)計和仿真46-56
• 4.1 能量采集整流器的設(shè)計46-47
• 4.2 能量采集整流器的仿真47-56
• 第五章 能量采集系統(tǒng)的設(shè)計和仿真56-76
• 5.1 能量采集系統(tǒng)整體電路的詳細(xì)介紹56-57
• 5.2 系統(tǒng)各個模塊電路的分析57-66
• 5.2.1 射頻前端分析57-58
• 5.2.2 整流器分析58
• 5.2.3 電壓限幅預(yù)穩(wěn)壓電路58-59
• 5.2.4 帶隙基準(zhǔn)啟動電路59-60
• 5.2.5 帶隙基準(zhǔn)偏置電路60-61
• 5.2.6 帶隙基準(zhǔn)源電路61-64
• 5.2.7 低壓差線性穩(wěn)壓器電路64-66
• 5.3 系統(tǒng)主要模塊具體指標(biāo)分析66-76
• 5.3.1 整流器模塊的指標(biāo)66-67
• 5.3.2 帶隙基準(zhǔn)源模塊的指標(biāo)67-70
• 5.3.3 低壓差線性穩(wěn)壓器模塊的指標(biāo)70-76
• 第六章 總結(jié)和展望76-78
• 參考文獻(xiàn)78-82
• 致謝82-84
• 作者簡介84-85

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本文編號：1072946