RF 에너지 수확은 어떻게 작동합니까?

무선 주파수 (RF) 에너지 수확은 전자 장치에 전력을 공급하는 방식을 혁신 할 수있는 매력적이고 빠르게 진화하는 기술입니다. RF 공급 업체로서 저는이 분야에 대한 관심이 높아지고 수많은 응용 프로그램이 제공하는 것을 직접 목격했습니다. 이 블로그 게시물에서는 RF 에너지 수확의 내부 작업, 원칙, 구성 요소 및 실제 세계 응용 프로그램을 탐구합니다.

RF 에너지의 기본

RF 에너지 수확이 어떻게 작동하는지 이해하려면 먼저 RF 에너지 자체의 개념을 파악해야합니다. 무선 주파수는 3kHz와 300GHz 사이의 전자기 주파수 범위입니다. RF 신호는 우리 주변에 있으며 라디오 및 텔레비전 방송국, 휴대 전화, WI -FI 라우터 및 Bluetooth 장치와 같은 다양한 소스로 전송됩니다. 이 신호는 전자기파의 형태로 에너지를 전달하며, 이는 사용 가능한 전기 에너지로 포착되어 전환 될 수 있습니다.

RF 에너지 수확의 원리

RF 에너지 수확의 기본 원리는 전자기파를 직류 (DC) 전기로 전환하는 것입니다. 이 과정에는 몇 가지 주요 단계가 포함됩니다.

리셉션

첫 번째 단계는 RF 신호를받는 것입니다. 안테나는 주변 환경에서 전자기파를 포착하는 데 사용됩니다. 안테나의 설계는 수확하려는 RF 신호의 특정 주파수 범위에 최적화되어야하므로 중요합니다. 쌍극자 안테나, 패치 안테나 및 루프 안테나와 같은 다양한 유형의 안테나는 응용 프로그램 및 주파수 대역에 따라 사용할 수 있습니다. 예를 들어, 쌍극자 안테나는 간단하고 일반적인 RF 수신에 널리 사용되는 반면, 패치 안테나는 컴팩트하고 통합 된 애플리케이션에 더 적합합니다.

정류

RF 신호가 안테나에 의해 수신되면, 교류 전류 (AC)의 형태입니다. 그러나 대부분의 전자 장치에는 DC 전력이 필요합니다. 따라서 다음 단계는 AC RF 신호를 DC 전기로 변환하는 것입니다. 이것은 정류기 회로를 사용하여 달성됩니다. 정류기는 일반적으로 전류가 한 방향으로 만 흐르도록하는 다이오드로 구성되어 AC 신호를 맥동 DC 신호로 효과적으로 변환합니다. 전압 - 더블러 및 전압 - 승수 회로와 같은 고급 정류기 설계는 출력 전압을 증가시키고 변환 효율을 향상시키는 데 사용될 수 있습니다.

저장 및 컨디셔닝

정류 후, DC 전력을 저장하고 사용하기 위해 조절해야합니다. 커패시터 또는 충전식 배터리를 사용하여 수확 된 에너지를 저장할 수 있습니다. 에너지 저장 장치는 맥동 DC 신호를 부드럽게하는 데 도움이되고 안정적인 전원을 제공합니다. 또한, 전압 조절기는 출력 전압이 수확 에너지에 의해 전원이 공급 될 전자 장치의 허용 가능한 범위 내에 있도록하기 위해 사용될 수있다.

RF 에너지 수확 시스템의 구성 요소

RF 에너지 수확 시스템은 일반적으로 다음 주요 구성 요소로 구성됩니다.

안테나

앞에서 언급했듯이 안테나는 RF 신호를 캡처하는 일을 담당합니다. RF 환경과 수확 회로 사이의 인터페이스입니다. 안테나의 선택은 주파수 범위, 신호의 방향성 및 응용 프로그램의 물리적 크기 제약과 같은 요소에 따라 다릅니다. 높은 주파수 응용 프로그램의 경우, 소형 크기와 통합 용이성으로 인해 마이크로 스트립 안테나 또는 PCB (Printed Circuit Board) 안테나가 종종 사용됩니다.

직장

직장은 안테나와 정류기 회로의 조합입니다. 안테나로 수신 한 RF 에너지를 DC 전력으로 효율적으로 변환하도록 설계되었습니다. rectenna는 RF 에너지 수확 시스템의 중요한 구성 요소이며, 성능은 시스템의 전반적인 효율에 직접적인 영향을 미칩니다. 전환 효율, 특히 낮은 전력 수준에서 전환 효율을 향상시키기 위해 고급 직장 설계가 개발되고 있습니다.

에너지 저장 장치

커패시터 또는 충전식 배터리와 같은 에너지 저장 장치는 수확 에너지를 저장하는 데 사용됩니다. 커패시터는 단기 용어 에너지 저장에 적합하며 빠르게 충전 및 배출 할 수 있습니다. 반면에 충전식 배터리는 더 많은 양의 에너지를 저장하고 더 긴 기간 동안보다 안정적인 전원을 제공 할 수 있습니다. 에너지 저장 장치의 선택은 전력 요구 사항과 전자 장치의 사용 패턴에 따라 다릅니다.

전원 관리 회로

전원 관리 회로는 출력 전압을 조절하고 직장, 에너지 저장 장치 및 하중 사이의 에너지 흐름을 관리하는 데 사용됩니다. 수확 된 에너지가 효율적으로 사용되며 전자 장치가 과도한 전압 및 언더 전압 조건으로부터 보호됩니다.

실제 - 세계 응용 프로그램

RF 에너지 수확은 다음을 포함하여 광범위한 실제 - 세계 응용 프로그램을 가지고 있습니다.

무선 센서 네트워크

WSN (Wireless Sensor Networks)은 온도, 습도 및 압력과 같은 물리적 매개 변수를 모니터링하기 위해 다양한 환경에 배치 된 수많은 작은 센서로 구성됩니다. 이 센서는 일반적으로 작동하는 데 소량의 전력이 필요합니다. RF 에너지 수확은 이러한 센서에 전원을 공급하는 데 사용될 수있어 배터리 교체가 자주 교체 할 필요가 없습니다. 예를 들어, 스마트 빌딩에서 WI -FI 신호에서 수확 된 RF 에너지는 다른 방에서 점유 및 환경 조건을 모니터링하는 센서에 전원을 공급하는 데 사용될 수 있습니다.

사물 인터넷 (IoT) 장치

IoT는 서로와 클라우드와 통신하는 상호 연결된 장치 네트워크입니다. 스마트 시계, 피트니스 트래커 및 홈 자동화 센서와 같은 많은 IoT 장치가 배터리 전원으로 제공됩니다. RF 에너지 수확은 이러한 장치의 배터리 수명을 연장하거나 배터리의 필요성을 완전히 제거 할 수 있습니다. 예를 들어, 소매점의 제품의 스마트 태그는 근처의 RFID 독자로부터 RF 에너지를 수확하여 통신 및 데이터 로깅 기능에 전력을 공급할 수 있습니다.

웨어러블 장치

스마트 안경 및 건강 모니터와 같은 웨어러블 장치가 점점 인기를 얻고 있습니다. 이 장치는 가볍고 배터리 수명이 길어야합니다. RF 에너지 수확은 웨어러블 장치의 설계에 통합되어 휴대 전화 또는 WI -FI 라우터의 신호와 같은 주변 환경의 RF 신호에서 에너지를 수확 할 수 있습니다. 이는 배터리의 크기와 무게를 줄이고 전반적인 사용자 경험을 향상시키는 데 도움이 될 수 있습니다.

에너지 수확을위한 RF 제품

RF 공급 업체로서 우리는 RF 에너지 수확 응용 분야에서 사용할 수있는 다양한 고품질 제품을 제공합니다. 예를 들어,83623B Agilent 고전력 스윕 - 신호 생성기, 0.01-20GHzRF 에너지 수확 시스템을 테스트하고 최적화하는 데 사용할 수있는 광범위한 RF 신호를 제공합니다. 그만큼E4422B Agilent Signal Generator, 250 kHz -4GHz더 낮은 주파수 범위에서 안정적인 RF 신호를 생성 할 수있는 또 다른 다목적 제품이며, 이는 많은 에너지 수확 응용에 적합합니다. 또한,8665A Agilent 8665A High- 성능 신호 생성기, 4.2GHz보다 까다로운 애플리케이션을위한 높은 성능 RF 신호를 제공합니다.

RF 에너지 수확 솔루션은 저희에게 문의하십시오

RF 에너지 수확 기술에 관심이 있고 고품질 RF 제품을 찾고 있다면 귀하의 의견을 듣고 싶습니다. 당사의 전문가 팀은 당사 제품에 대한 자세한 정보를 제공하고 응용 프로그램에 적합한 구성 요소를 선택하고 구현 프로세스 전반에 걸쳐 기술 지원을 제공 할 수 있습니다. 연구 프로젝트를 진행하거나 신제품 개발 또는 기존 시스템을 업그레이드하려는 경우 귀하의 요구를 충족시키는 솔루션이 있습니다.

참조

• Thomas Lee의 "RF 및 전자 레인지 무선 시스템".
• Constantine Balanis의 "안테나 이론 : 분석 및 설계".
• Paul Mitcheson, Ed Yeatman, Glyn Spinks 및 Andrew Holmes의 "에너지 수확 기술".