環(huán)境射頻能量收集技術(shù)綜述

李建坡,丁昱竹,趙佳琪,于廷文

(1.東北電力大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院,吉林 吉林 132012;2.東北電力大學(xué)電氣工程學(xué)院,吉林 吉林 132012;3.中國(guó)電力工程顧問(wèn)集團(tuán)東北電力設(shè)計(jì)院有限公司,吉林 長(zhǎng)春 130021;4.廣東省數(shù)字電網(wǎng)技術(shù)企業(yè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(南方電網(wǎng)數(shù)字電網(wǎng)研究院有限公司),廣東 廣州 510000)

0 引 言

近年來(lái),在醫(yī)療保健、環(huán)境監(jiān)測(cè)、工業(yè)自動(dòng)化、無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)、智能運(yùn)輸系統(tǒng)等許多領(lǐng)域,低功耗獨(dú)立設(shè)備與裝置的應(yīng)用越來(lái)越普及。許多設(shè)備受使用環(huán)境和安裝條件的影響,其供電電源很難更換,這直接影響了設(shè)備的使用范圍和使用壽命。因此,通過(guò)無(wú)線方式實(shí)現(xiàn)收集能量,進(jìn)而為設(shè)備供電成為了科研人員日益關(guān)注的研究熱點(diǎn)之一。

能量收集系統(tǒng)是將已經(jīng)存在于環(huán)境中的能源(例如射頻能量、光能、機(jī)械能和熱能等)[1]轉(zhuǎn)換為電能,該系統(tǒng)可以作為輔助電源為設(shè)備電池進(jìn)行充電,也可以作為設(shè)備的備用電源[2]。而環(huán)境中常見的能源類型及功率密度在文獻(xiàn)[3]中進(jìn)行了總結(jié),反映了各種能源的可采集水平。雖然環(huán)境中可收集射頻信號(hào)的功率密度相對(duì)較低,但是隨著無(wú)線通信和廣播設(shè)施的逐漸增加,環(huán)境中可收集射頻信號(hào)的功率會(huì)逐漸提高;與此同時(shí),隨著低功耗設(shè)備的迅速發(fā)展,設(shè)備對(duì)驅(qū)動(dòng)能量的需求也在逐漸降低。這些發(fā)展趨勢(shì)都使得射頻能量收集技術(shù)具有越來(lái)越廣闊的應(yīng)用前景[4]。因此本文針對(duì)射頻能量收集(Radio Frequency Energy Harvesting,RFEH)技術(shù)進(jìn)行綜述分析。

從20世紀(jì)50年代至今,科研人員圍繞射頻能量收集技術(shù)不斷開展研究工作,并取得了一定的科研成果。……