低功率射频能量采集系统的研制

摘要

本文研究了低功率无线环境下射频能量采集技术，包括天线模块、整流模块、电源管理模块和储能模块。根据国内外学者的研究现状，确定了各模块的设计方案。天线模块采用微带贴片天线阵及并联馈电网络，整流模块采用单阶倍压整流结构，电源管理模块采用DC-DC升压元件和电源管理元件，储能模块采用超级电容器。　　通过调节阵元间距、优化馈电网络，完成了十六单元矩形微带贴片天线阵设计，实验测量天线阵的增益达到20.3dBi，驻波比小于1.28。　　仿真分析了肖特基二极管的特性参数、整流模式及二极管的选型，搭建了三种型号的肖特基二极管整流电路，研究了输入阻抗、输入功率、电容和负载对转换效率的影响；通过优化负载和电路匹配以及改进性设计，实测结果为在低输入功率条件下，整流电路的转换效率为0.5％-50%。　　提出应用基于DC-DC自谐振变压器的LTC3108型电源管理技术，围绕LTC3108芯片搭建了电路，设计了电路 PCB版图，完成了加工、焊接和调试，实验测量输入电压/输出电压曲线表明：输入电压在10mV-30mV时，电路可正常工作，输出电压范围为1V-3.27V；当输入电压高于30mV时，输出恒定为3.27V，使得低功率射频能量采集系统的工程应用性大大提高。

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第一章 绪论

1.1 研究背景

1.2 国内外研究现状

1.3 本文主要内容

1.4 本章小结

第二章 低功率射频能量采集系统方案

2.1 系统模型概述

2.2 系统技术指标

2.3 模块方案分析

2.4 本章小结

第三章 天线模块设计

3.1 天线理论基础

3.2 微带贴片天线设计

3.3 微带贴片天线阵设计

3.4 本章小结

第四章 整流模块设计

4.1 整流电路模型概述

4.2 肖特基二极管特性分析

4.3 低功率整流电路设计过程

4.4 低功率整流电路制作与测量

4.5 本章小结

第五章 电源管理和储能模块设计

5.1 电源管理模块设计

5.2 电源管理电路制作与测量

5.3 储能模块测量

5.4 本章小结

第六章 低输入功率射频能量采集系统测量

6.1 系统测量结果

6.2 本章小结

第七章 总结与展望

7.1 全文总结

7.2 展望

参考文献

致谢