本文關鍵詞：基于自整流頻率選擇表面的環(huán)境射頻能量收集系統(tǒng)的研究

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【摘要】：近年來,隨著互聯(lián)網(wǎng)時代的到來,各種各樣的傳感器也在我們的現(xiàn)實生活中越來越普遍地應用,也使得射頻信號在周圍環(huán)境中越來越密集。這些現(xiàn)代化的趨勢也為射頻能量收集提供了一個有利的條件。對于傳統(tǒng)的電池供能裝置已經(jīng)顯示出越來越多的缺陷,如體積重量、使用壽命、更換不便、環(huán)境問題等等。所以,在這樣的時代背景和實際需要的條件下,射頻能量收集作為一種新的供能方式得到越來越多的關注。本文的研究工作主要針對環(huán)境中的WiFi信號進行射頻能量的收集。利用頻率選擇表面的衍生結構作為射頻能量收集的接收器,它具有較寬的接收頻帶、省去了匹配電路、能量可疊加性等優(yōu)點�；陔姶爬碚摵头抡婺M,獲得了一種新型的能量收集系統(tǒng)天線電路單元結構后,經(jīng)實物制備和測試表明:在頻率為2.45GHz、發(fā)射功率為20dBm信號時,距離發(fā)射天線10cm處,單塊接收天線電路板接收的電壓可達9V,而三塊該電路板接收電壓可增至14V。選用型號為BQ25504作為能量管理模塊的核心芯片,設計和制備了該系統(tǒng)的能量管理模塊,然后通過輸入不同功率的小信號記錄其輸出,再由其輸入輸出的比值計算得到其工作效率可達66%以上。之后對整體系統(tǒng)進行了測試:在信號源發(fā)射功率為20dBm、頻率為2.45GHz時,距離其發(fā)射天線電路10cm處,經(jīng)過20分鐘收集至電源管理模塊超級電容中的能量可存儲至1.97J,另外還在普通的無線路由器正常工作環(huán)境下,該能量收集系統(tǒng)天線電路在空載的情況下的電壓可達1.407V,具有了一定的實用價值。
【關鍵詞】：頻率選擇表面 射頻能量收集 能量管理模塊 超級電容
【學位授予單位】：南昌大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TN92;TP274.2
【目錄】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-7
• 第1章 緒論7-14
• 1.1 課題的研究背景及意義7-9
• 1.2 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢9-12
• 1.2.1 無線傳感網(wǎng)絡上的應用10-11
• 1.2.2 生物醫(yī)學電子方面的應用11-12
• 1.2.3 發(fā)展趨勢12
• 1.3 課題的來源和創(chuàng)新之處及主要工作內(nèi)容安排12-14
• 1.3.1 課題來源12
• 1.3.2 課題的創(chuàng)新之處12
• 1.3.3 工作及內(nèi)容安排12-14
• 第2章 射頻能量收集的基本理論14-28
• 2.1 射頻能量傳輸?shù)幕驹?/span>14-15
• 2.2 頻率選擇表面及其應用簡介15-24
• 2.2.1 頻率選擇表面簡介16-19
• 2.2.2 頻率選擇表面的應用19-21
• 2.2.3 影響FSS特性的參數(shù)21-23
• 2.2.4 FSS的理論依據(jù)23-24
• 2.3 整流升壓電路基本原理24-26
• 2.3.1 二倍整流升壓電路原理24-25
• 2.3.2 多倍整流升壓電路原理25-26
• 2.4 本章小結26-28
• 第3章 自整流頻率選擇表面的設計28-43
• 3.1 自整流頻率選擇表面簡介28-29
• 3.2 自整流頻率選擇表面單元形狀的選擇29-30
• 3.3 方環(huán)形自整流頻率選擇表面單元的設計30-36
• 3.3.1 HFSS的簡介31
• 3.3.2 方環(huán)形頻率選擇表面的等效電路分析31-33
• 3.3.3 方環(huán)形頻率選擇表面的仿真33-36
• 3.4 六邊環(huán)形自整流頻率選擇表面單元的設計36-42
• 3.4.1 六邊環(huán)形自整流頻率選擇表面的仿真36-39
• 3.4.2 六邊雙環(huán)形自整流頻率選擇表面的仿真39-42
• 3.5 本章小結42-43
• 第4章 硬件電路的設計43-60
• 4.1 前端接收器的硬件設計43-50
• 4.1.1 整流二極管的選擇43-45
• 4.1.2 自整流頻率選擇表面實物的制作45-46
• 4.1.3 自整流頻率選擇表面實物的測試與分析46-50
• 4.2 能量管理模塊的設計及存儲器件的選擇50-54
• 4.2.1 能量管理模塊的設計50-53
• 4.2.2 存儲器件的選擇53-54
• 4.3 實物的測試結果分析54-59
• 4.4 本章小結59-60
• 第5章 總結與展望60-62
• 5.1 總結60-61
• 5.2 展望61-62
• 致謝62-63
• 參考文獻63-68
• 攻讀學位期間的成果68

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本文編號：997200