[发明专利]小功率射频能量采集装置

说明书

本专利公开一种模块化的微波能量采集装置，该能量采集装置包括整流天线模块和储能模块。其功能是获取环境中的射频能量，并且能在较低的接收功率条件下工作，最终将射频能量转换为直流电能储存起来。整流天线模块包括接收天线、阻抗匹配电路、整流滤波电路、升压电路。其中天线部分采用2*2天线阵列，这样在较小的体积的条件下可以获得较高的天线增益。升压电路则是基于升压器组建的自激荡DC‑DC升压电路。储能模块包括基于bq25570电源管理芯片的电源管理电路，以及储能元件超级电容器。为了防止对存储元件的损坏，装置设置了欠压和过压保护。同时提供不同等级的供电电压。

技术领域

本发明涉及射频能量采集技术领域，具体涉及一种小功率射频能量采集装置。

背景技术

随着我国经济快速发展及电力工业不断进步，国家投入了更多精力用于城乡电网的建设，使电网实现智能化、现代化，从而提高供电可靠性及供电电能质量，因此，对于电网中所用到的电气设备提出了更新、更高的要求，不仅要求其功能配置更加合理，更要不断往前发展，最终实现智能化，为了有效提高供配电网络可靠性，电力供应系统逐步向体积小、价格低、易维护方向发展，但是由于开关柜内部，比如电缆终端、终端接头等都是强电部分，如果使用标准供电，电源就是通过布线走线的方式进行，那么供电会存在强电和弱电的一个互相的干扰，所以，需要一个能量收集系统，通过收集空气中的微波能量，供开关柜内小功率检测单元使用，通过这种方法避免了强电弱电之间的干扰，起到一个隔离的作用。

综上所述，提出一种小功率射频能量采集装置来解决现有技术问题。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种小功率射频能量采集装置，从而解决上述问题。

了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：

本发明提供一种体积小巧，可以在低接收功率下工作，具有较高能量转换效率，有效储存能量的射频能量采集装置，本发明中，它包括整流天线模块和储能模块，所述装置，一端通过阵列天线收集射频能量，另一端为电源输出端，供设备使用。

所述的整流天线模块包括接收天线、阻抗匹配电路、整流滤波电路、升压电路，采用阵列单元的方法设计，采用同轴线馈电，通过SMA接头与阻抗匹配电路连接，阻抗匹配为分立参数元件匹配网络，使用 ADS仿真软件，直观的调节微带线长度，达到阻抗匹配，后接整流滤波电路，整流电路是在常规的半波整流电路基础上，将一个同型号的HSMS-285B二极管与倍压电路的其中一只二极管并联接入，滤波器为根据七阶椭圆低通滤波器原型所设计的扇形滤波器，后接升压电路，自激荡DC-DC 升压电路是基于LPR6235-752SMLC型DC-DC升压变换器，本装置使用基于 DC-DC自谐振变压器通过 JFET驱动，这种电路的特点是自启动和自振荡，并且不需要外部提供的振荡器的电源，由于 JFET可以选择为具有接近 0V的VDS，所以基于 JFET升压转换器可以在毫伏级的输入电压条件下工作，升压电路后接储能模块。

所述的储能模块包括基于bq25570电源管理芯片的电源管理电路，以及储能元件超级电容器，电源管理模块是基于BQ25570芯片构成的电路，芯片首先会对输入的微弱直流电能进行斩波升压，在冷启动的时候需要的电压约为600 mV ，而芯片完成冷启动过程之后就可以在更低的电压水平下正常工作（最低至100mV），为了防止对存储元件的损坏，内部设置了欠压保护和可编程的过压保护。

为了进一步严格管理其能量预算，当的电压低于预先设置的临界水平时，此模块切换电池良好标志以触发减少负载电流，以防止系统进入低电压状态，此电路经过优化，调节输出提供了从低输出电流( 10ua)到大电流(约110ma)的高效率，且提供3.3V/5伏直流电源，电能管理电路将能量储存到超级电容中，供设备使用，超级电容具有电容的性质，理论上可以在大于 0V的压差条件开始工作，而电池需要1V-2V压差，因此，超级电容作为储能装置是较为适合应用在本装置的低输入功率条件，输入功率本身就很低，整流电路的输出必然不高，超级电容可以将低压差的电能存储起来。