RF-energia kogumise tehnoloogia

Meie igapäevaelus on üha rohkem elektroonikaseadmeid ja need kõik vajavad korralikuks toimimiseks mingit tüüpi toiteallikat. Õnneks on meie ümber palju energiavorme, mis suudavad muuta tuuleenergia, valgusenergia, esemete kineetilise energia elektrienergiaks ja isegi koguda energiat kõrgsageduslike raadiosignaalide edastamisest.

Vähem levinud, kuid kiiresti populaarsust koguv on energia kogumise skeem raadiosagedus-/mikrolainesignaalidest, mida saab koguda raadio-/televisioonijaamadest ja traadita seadmetest. See energia kogumise skeem saab asendada patareisid väikese energiatarbega rakendustes, näiteks asjade interneti (IoT) andurites ja raadiosagedustuvastuse (RFID) siltides. Energia taaskasutamine vähendab tegevuskulusid ja suurendab olemasolevate elektroonikasüsteemide ja -seadmete energiatõhusust.

Raadiosagedus on rikkalik energia kogumise allikas ja seda kiirgavad miljardid raadiosaatjad üle maailma, sealhulgas mobiiltelefonid, mobiiltelefonide tugijaamad ja tele-/raadiosignaali edastusbaasjaamad. Seetõttu on muutunud trendiks kasutada raadiosageduslikku energiat mõnede väikese võimsusega vooluahelate toiteks.

Raadiosagedusest energia kogumise kontseptsioon ei ole uus ja protsess on suhteliselt lihtne. Raadiolained jõuavad antennini ja põhjustavad potentsiaalide erinevuse muutuse kogu selle pikkuses. See potentsiaalide erinevus põhjustab laengukandjate liikumist mööda antenni pikkust, püüdes välja võrdsustada, ja RF-DC integraallülitus suudab nende laengukandjate liikumisest energiat kinni püüda. Energia salvestatakse ajutiselt kondensaatorisse ja seejärel kasutatakse seda vajaliku potentsiaalide erinevuse loomiseks koormusel.

RF-energiasignaal võetakse vastu antenni kaudu, seega peab antenni töösagedus olema sama, mis vastuvõetud signaali sagedus. Pärast RF-signaali vastuvõtmist antenni kaudu saab seda kasutada nii RF-DC muundurites kui ka puhtalt RF-rakendustes; RF-DC muundur teisendab RF-signaali alalisvoolusignaaliks, nii et saadud energiat saab salvestada energiasalvestusseadmesse; energiasalvestusseade saab pakkuda energiat RF-DC muunduritele, RF-seadmetele ja väikese energiatarbega rakendustele.

Alamsüsteemi RF-DC muundamiseks saab luua vooluringi, mis sisaldab standardseid komponente. Erinevate antennide, traadita laadimismähiste, PMIC-ide (toitehalduskiipide), toitevastuvõtja kiipide, ergutussaatjate jne kombinatsioonide abil saab luua süsteeme, mis on võimelised raadiosagedusest energiat koguma.

Raadiosageduslik energiasignaal võetakse vastu antenni kaudu, seega peab antenni töösagedus olema sama, mis vastuvõetava signaali sagedus. Pärast raadiosagedusliku signaali vastuvõtmist antenni kaudu saab seda kasutada nii raadiosagedus-alalisvoolu muundurites kui ka puhtalt raadiosageduslikes rakendustes; raadiosagedus-alalisvoolu muundur teisendab raadiosagedusliku signaali alalisvoolu signaaliks, nii et saadud energiat saab salvestada energiasalvestusseadmesse; energiasalvestusseade saab pakkuda energiat raadiosagedus-alalisvoolu muunduritele, raadiosagedusseadmetele ja väikese energiatarbega rakendustele.