[發(fā)明專利]物聯(lián)網(wǎng)末端低功耗節(jié)點(diǎn)射頻供能裝置

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510947117.5
• 申請(qǐng)日: 2015-12-17
• 公開（公告）號(hào): CN105406612A
• 公開（公告）日: 2016-03-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馬禮;張曉惠;馬東超;宋麗華;張永梅;杜春來
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北方工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): H02J50/20
• 分類號(hào): H02J50/20;H02J50/27;H04W88/02;H04W84/18
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于能量轉(zhuǎn)換技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種物聯(lián)網(wǎng)末端低功耗節(jié)點(diǎn)射頻供能裝置。

背景技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)末端低功耗節(jié)點(diǎn)在解決特定場(chǎng)合，如環(huán)境監(jiān)測(cè)、氣候變化、森林監(jiān)測(cè)、防火檢測(cè)等方面有著不可替代的優(yōu)勢(shì)，然而節(jié)點(diǎn)的能耗和能量供應(yīng)是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用發(fā)展中最大的障礙和亟待解決的問題。

目前，物聯(lián)網(wǎng)末端節(jié)點(diǎn)供能主要依靠電池，部分輔助使用太陽能的形式。物聯(lián)網(wǎng)末端節(jié)點(diǎn)部署存在數(shù)量大，部署位置不易維護(hù)等特點(diǎn)，電池供電受電池本身壽命影響，一段時(shí)間之后就會(huì)耗盡，節(jié)點(diǎn)生命周期有限，不能長時(shí)間維持末端網(wǎng)絡(luò)的正常工作。同時(shí)，廢電池留置自然環(huán)境中，會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染。太陽能一般通過兩種形式對(duì)于節(jié)點(diǎn)進(jìn)行供能，即太陽能光發(fā)電和太陽能熱發(fā)電。通過太陽能板對(duì)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行充電，其缺點(diǎn)主要是能量密度低、轉(zhuǎn)換效率低、間歇性工作、受光照環(huán)境因素影響大、地域依賴性強(qiáng)，且晶體硅電池的制造過程高污染，高能耗?，F(xiàn)有聯(lián)網(wǎng)末端節(jié)點(diǎn)的供能方式限制了物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的廣泛應(yīng)用和深度拓展，亟需一種新的綠色的物聯(lián)網(wǎng)末端節(jié)點(diǎn)供能方案。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種物聯(lián)網(wǎng)末端低功耗節(jié)點(diǎn)射頻供能裝置，利用自然空間中的豐富射頻資源，實(shí)現(xiàn)將射頻資源轉(zhuǎn)化為電能，為低功耗節(jié)點(diǎn)供能。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種物聯(lián)網(wǎng)末端低功耗節(jié)點(diǎn)射頻供能裝置，包括：射頻匹配電路、倍壓整流電路及穩(wěn)壓電路；射頻匹配電路用于匹配環(huán)境中存在的射頻信號(hào)；倍壓整流電路用于將匹配后的射頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為直流電源，穩(wěn)壓電路用于對(duì)直流電源進(jìn)行穩(wěn)壓；

射頻匹配電路采用L型匹配電路，由電容C1和電感L1組成，電容C1與電感L1串聯(lián)，電容C1用于連接頻率源，電感L1用于接地。

倍壓整流電路包括肖恩特二極管、電容C和NMOS管，用于通過肖恩特二極管的導(dǎo)通對(duì)電容C充放電，供后級(jí)電容不斷累積電荷以升高電壓。

進(jìn)一步，穩(wěn)壓電路由差分放大器和源級(jí)跟隨器組成兩極放大器，用于形成反饋電路，使電路處于深度反饋狀態(tài)，將基準(zhǔn)參考電壓與輸出電壓進(jìn)行比較，最終使輸出電壓與基準(zhǔn)源參考電壓相同。

進(jìn)一步，穩(wěn)壓電路包括啟動(dòng)電路、基準(zhǔn)核心電路、差放和后級(jí)驅(qū)動(dòng)；

啟動(dòng)電路與基準(zhǔn)核心電路電連接，用于使工作在零狀態(tài)的電路轉(zhuǎn)入正常工作狀態(tài)；

基準(zhǔn)核心電路與差放和后級(jí)驅(qū)動(dòng)連接，用于基于CMOS管的亞閾值特性進(jìn)行零溫度系數(shù)的基準(zhǔn)電壓輸出。

進(jìn)一步，啟動(dòng)電路包括：NMOS管和PMOS管；其中，MOSFET1，MOSFET2和MOSFET3用于保證電路工作在正常狀態(tài)，當(dāng)電路正常工作，MOSFET1和MOSFET2的柵極電壓為低電壓，當(dāng)反相輸入電壓，MOSFET3管的柵極電壓為高壓，MOSFET3關(guān)閉。

基準(zhǔn)核心電路包括：NMOS管和PMOS管；其中，MOSFET5，MOSFET7，MOSFET6，MOSFET8，MOSFET4，MOSFET9以及電阻組成PTAT電流源；其中，MOSFET5，MOSFET6，MOSFET7，MOSFET8組成的電路用于提高電源抑制比。

差放和后級(jí)驅(qū)動(dòng)包括：NMOS管和PMO管；其中，MOSFET12，MOSFET13組成串聯(lián)電阻，用于將輸出電壓取樣輸入到MOSFET10管的柵極，差放包括PMOS和NMOS有源負(fù)載；

還包括基準(zhǔn)電路，基準(zhǔn)電路是由MOSFET10，MOSFET11，MOSFET12組成。

進(jìn)一步，將T型匹配電路替換為L型匹配電路、Π型匹配電路、混合型匹配電路、單分支匹配電路和雙分支匹配電路中的任意一種匹配電路。

進(jìn)一步，將倍壓整流電路中的二級(jí)管替換為MOS管。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：不需要射頻發(fā)射源，直接將環(huán)境中存在的射頻信號(hào)(如GSM900，GSM1800，WIFI信號(hào)等)轉(zhuǎn)換為直流電源供物聯(lián)網(wǎng)末端的低功耗節(jié)點(diǎn)工作，不受環(huán)境地域限制，是一個(gè)無污染，不需要消耗任何有償資源的可再生的綠色能源。

附圖說明

圖1為本發(fā)明物聯(lián)網(wǎng)末端低功耗節(jié)點(diǎn)射頻供能裝置的結(jié)構(gòu)框圖；

圖2為本發(fā)明物聯(lián)網(wǎng)末端低功耗節(jié)點(diǎn)射頻供能裝置射頻匹配電路及倍壓整流電路的電路圖；

圖3為本發(fā)明物聯(lián)網(wǎng)末端低功耗節(jié)點(diǎn)射頻供能裝置的穩(wěn)壓電路的電路圖；

圖4為本發(fā)明物聯(lián)網(wǎng)末端低功耗節(jié)點(diǎn)射頻供能裝置穩(wěn)壓電路中差放和后級(jí)驅(qū)動(dòng)的電路圖；

圖5為級(jí)聯(lián)MOS管倍壓整流電路的電路圖。

具體實(shí)施方式