基于自整流频率选择表面的环境射频能量收集系统的研究

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1、分类号：密级：ＵＤＣ：学号；４１６１１４４１４０４６南昌大学专业学位研究生学位论文基于自整流频率选择表面的环境射频能量收集系统的研究Ｓｔｕｄｙｏｎｔ：ｈｅＡｍｂｉｅｎｔＲＦＥｎｅｒＨａｒｖｅｓｔｉｎＳｓｔｅｍＢａｓｅｄｏｎ化ｅｇｙｇｙＦＳＳｏｆ－ＲｅｃＳｅｌｆｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ刘康兴、培养单位（院系）：信息工程学院电子信息工程系指导教师姓名、职称：吴毅强教授指导教师姓名：、职称孔德意高级工程师专业学位种类：工程硕±专业领域名称：电子与通信工程论

2、文答辩日期：２０１６年５月２１日；答辩委员会主席评阅人：年月日学位论文独创性声明摘要摘要近年来，随着互联网时代的到来，各种各样的传感器也在我们的现实生活中越来越普遍地应用，也使得射频信号在周围环境中越来越密集。这些现代化的趋势也为射频能量收集提供了一个有利的条件。对于传统的电池供能装置已经显示出越来越多的缺陷，如体积重量、使用寿命、更换不便、环境问题等等。所以，在这样的时代背景和实际需要的条件下，射频能量收集作为一种新的供能方式得到越来越多的关注。本文的研究工作主要针对环境中的WiFi信号进行射频能量的收集。利用

3、频率选择表面的衍生结构作为射频能量收集的接收器，它具有较宽的接收频带、省去了匹配电路、能量可叠加性等优点。基于电磁理论和仿真模拟，获得了一种新型的能量收集系统天线电路单元结构后，经实物制备和测试表明：在频率为2.45GHz、发射功率为20dBm信号时，距离发射天线10cm处，单块接收天线电路板接收的电压可达9V，而三块该电路板接收电压可增至14V。选用型号为BQ25504作为能量管理模块的核心芯片，设计和制备了该系统的能量管理模块，然后通过输入不同功率的小信号记录其输出，再由其输入输出的比值计算得到其工作效率可达66%以上。之后对整

4、体系统进行了测试：在信号源发射功率为20dBm、频率为2.45GHz时，距离其发射天线电路10cm处，经过20分钟收集至电源管理模块超级电容中的能量可存储至1.97J，另外还在普通的无线路由器正常工作环境下，该能量收集系统天线电路在空载的情况下的电压可达1.407V，具有了一定的实用价值。关键词：频率选择表面；射频能量收集；能量管理模块；超级电容IABSTRACTABSTRACTWiththeadventoftheInternetera,avarietyofsensorsaremoreandmorewidelyapplicatedi

5、nourreallife,andtheymaketheRFsignalmoreintensivelyexistinginthesurroundingenvironment.ThesemoderntrendshaveprovidedaadvantageousconditionforthecollectionofRFenergy.Thetraditionalbatterysupplydevicehasshownmoreandmoredefects,suchasthevolumeandweight,servicelife,inconven

6、ienceinreplacementandenvironmentalproblems.Therefore,undertheconditionsofthisbackgroundandtheactualneeds,thecollectionofRFenergyasanewwaytogetenergysupplyhasattractedmoreandmoreattention.Inthispaper,researchworkfocusessignalthecollectionofRFenergyontheenvironmentofWiFi

7、.UtilizingthederivativestructureofFrequencySelectiveSurfaceasareceiverofRFenergyharvesting,ithasmanyadvantages:widerreceptionband,withoutamatchingcircuit,thesuperpositionofenergyandsoon.Basedontheelectromagnetictheoryandsimulationtoobtainanewantennacircuitunitstructure

8、ofenergyharvestingsystem,thephysicalpreparationandtestshowthatatthedistanceofthetransmitterantenna10cm,onereceivingpl