RF-Energiegewinnungstechnologie

In unserem täglichen Leben gibt es immer mehr elektronische Geräte, und sie alle benötigen eine Stromversorgung, um ordnungsgemäß zu funktionieren. Glücklicherweise gibt es um uns herum viele Energieformen, die Windenergie, Lichtenergie und kinetische Energie von Objekten in elektrische Energie umwandeln und sogar etwas Energie aus der Übertragung hochfrequenter Funksignale gewinnen können.

Weniger verbreitet, aber immer beliebter wird das System zur Energiegewinnung aus HF-/Mikrowellensignalen, die von Radio-/Fernsehsendern und drahtlosen Geräten gesammelt werden können. Dieses Energy-Harvesting-System kann Batterien in stromsparenden Anwendungen wie IoT-Sensoren (Internet of Things) und RFID-Tags (Radio Frequency Identification) ersetzen. Durch die Wiederverwendung von Energie werden die Betriebskosten gesenkt und die Energieeffizienz bestehender elektronischer Systeme und Geräte erhöht.

HF ist eine ergiebige Energiegewinnungsquelle und wird von Milliarden von Funksendern auf der ganzen Welt ausgestrahlt, darunter Mobiltelefone, Mobilfunkbasisstationen und Basisstationen für die Übertragung von Fernseh-/Radiosignalen. Daher ist es zu einem Trend geworden, HF-Energie zur Stromversorgung einiger Schaltkreise mit geringem Stromverbrauch zu verwenden.

Das Konzept der Energiegewinnung aus HF ist nicht neu und der Prozess relativ einfach. Radiowellen erreichen die Antenne und verursachen über ihre Länge eine Änderung der Potentialdifferenz. Dieser Potentialunterschied führt dazu, dass sich die Ladungsträger entlang der Länge der Antenne bewegen, um das Feld auszugleichen, und der integrierte RF-DC-Schaltkreis ist in der Lage, Energie aus der Bewegung dieser Ladungsträger zu gewinnen. Die Energie wird im Kondensator zwischengespeichert und dann genutzt, um am Verbraucher die erforderliche Potenzialdifferenz zu erzeugen.

Das HF-Energiesignal wird über die Antenne empfangen, daher muss die Betriebsfrequenz der Antenne mit der Frequenz des empfangenen Signals übereinstimmen. Nachdem das HF-Signal über die Antenne empfangen wurde, kann es sowohl in HF-DC-Wandlern als auch in reinen HF-Anwendungen verwendet werden; Der RF-DC-Wandler wandelt das RF-Signal in ein DC-Signal um, sodass die gewonnene Energie in einem Energiespeicher gespeichert werden kann; Das Energiespeichergerät kann Energie für HF-DC-Wandler, HF-Geräte und Anwendungen mit geringem Stromverbrauch bereitstellen.

Mit handelsüblichen Komponenten kann eine Schaltung erstellt werden, um die HF-zu-DC-Umwandlung für das Subsystem durchzuführen. Durch die Verwendung verschiedener Kombinationen von Antennen, drahtlosen Ladespulen, PMICs (Power-Management-ICs), Leistungsempfängerchips, Erregersendern usw. können Systeme geschaffen werden, die in der Lage sind, Energie aus HF zu gewinnen.

Das HF-Energiesignal wird über die Antenne empfangen, daher muss die Betriebsfrequenz der Antenne mit der Frequenz des empfangenen Signals übereinstimmen. Nachdem das HF-Signal über die Antenne empfangen wurde, kann es sowohl in HF-DC-Wandlern als auch in reinen HF-Anwendungen verwendet werden; Der RF-DC-Wandler wandelt das RF-Signal in ein DC-Signal um, sodass die gewonnene Energie in einem Energiespeicher gespeichert werden kann; Das Energiespeichergerät kann Energie für HF-DC-Wandler, HF-Geräte und Anwendungen mit geringem Stromverbrauch bereitstellen.