[发明专利]将入射射频能量转换成直流的能量收集器、相应方法和包括能量收集器的传感器

说明书

一种能量收集器(RF)，用于将与射频信号即RF信号相关联的入射RF能量转换成直流能量，其包括：整流器(5)，该整流器(5)包括预储存电容器(4)，其中所述整流器被布置为对传入的RF能量(3)进行整流，从而将RF能量储存到预储存电容器(4)中；之后是能量传递单元(6)，其包括储存输出电容器(8)，储存输出电容器(8)的值高于预储存电容器(4)的值，能量传递单元被布置为将来自预储存电容器的能量传递到包括控制单元(2)的储存输出电容器中。

技术领域

本发明通常涉及能量的收集，并且更具体地，涉及高效地储存所收集的与RF信号相关联的能量。

背景技术

如今，数十亿个射频(RF)发射器正在以连续方式广播RF能量。例如，移动电话、基站、无线电广播台、WiFi接入点以及手持无线电对讲机全部发射RF信号。用以从环境或专用源收集RF能量的能力使得能够进行例如传感器装置的无线充电。

能量收集(还已知为功率收集或能量捡拾或环境功率)是如下的过程，通过该过程从外部源导出能量(例如，还已知为环境能量的射频能量、太阳能、热能、风能、盐度梯度和动能)，并针对如在可穿戴电子器件和无线传感器网络中使用的装置那样的小型无线自主装置来捕获并储存该能量。

能量收集器对低能电子器件提供非常小量的功率。尽管对一些大规模发电的投入燃料耗费了资源(石油、煤炭等)，但存在能量收集器所用的能量源作为环境背景。例如，从内燃机的操作存在温度梯度，并且在城市地区，由于无线电和电视广播而在环境中存在大量电磁能量。

本发明明确地涉及从与RF信号相关联的RF能量收集能量。

收集RF能量的概念是已经知晓的。该领域的一个挑战是改进能源收集。也就是说，应尽可能高效地转换和/或储存在天线处接收到的RF能量。优选地，应转换和储存RF能量，使得不再需要电池。然后，从RF信号获得用于使装置(例如，传感器)工作的所有能量。

接着上述，已知的能量收集器的缺点是无法高效地转换和储存所接收到的RF功率。

发明内容

实现能够高效地转换和储存与射频(RF)信号相关联的RF能量的能量收集器，这将是有利的。还将期望实现相应的方法以及包括这样的能量收集器的传感器装置。

为了更好地解决这些担忧中的一个或多个，在本发明的第一方面，提供一种能量收集器，用于将与射频(RF)信号相关联的入射RF能量转换成直流能量。

所述能量收集器包括：

-整流器，其包括预储存电容器，其中所述整流器被布置为对传入的所述入射RF能量进行整流，由此将所述RF能量储存到所述预储存电容器中；

-能量传递单元，其包括储存输出电容器，其中所述储存输出电容器的电容值高于所述预储存电容器的电容值，以及其中所述能量传递单元被布置为将所述预储存电容器中的所述能量传递到所述储存输出电容器中；

-控制单元，其被布置用于控制所述能量传递单元，其中所述控制单元被布置为测量所述预储存电容器上的电压，以及其中所述控制单元还被布置为：

-在所测量的电压高于第一电压阈值的情况下，激活所述能量传递单元，以开始将所述预储存电容器中的所述能量传递到所述储存输出电容器中，

其中，每当所述预储存电容器上的电压降至低于第二电压阈值时，去激活所述能量传递单元，其中所述第一电压阈值高于所述第二电压阈值，以及其中，

-所述预储存电容器的电容值在100皮法即100pF和100纳法即100nF之间；

-所述储存输出电容器的电容值在1微法即1μF和100毫法即100mF之间。