射頻能量采集系統(tǒng)的設(shè)計.pdf

1、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SMIC0.18?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，

2、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

3、，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