世界各地有许多无线设备正在工作，这使人们的生活在许多方面变得轻松舒适，但是所有这些无线设备都需要反复充电才能使用。但是，如果可以使用传输数据的相同射频为设备充电。这项技术将减少或取消使用电池为设备内部的电路供电。这个想法是使用天线从射频中获取能量，而不是从运动或太阳能中产生能量。本文将详细讨论RF能量收集。
射频能量收集如何工作？
有许多可用的射频源，但首先要了解的是，如何将射频转换为能量或电能？该过程非常简单，就像天线接收信号的正常过程一样。因此，让我们使用简单的图表来了解转换过程。
信号源（可以是任何发送射频信号的设备或电子电路），而应用电路（具有用于能量转换的内置电路）接收射频，射频随后会在天线的整个长度上引起电势差并产生运动。通过天线对载流子进行充电。电荷载流子移动到RF到DC转换电路，即，现在使用临时存储在电容器中的电路将电荷转换为DC电流。然后使用功率调节电路，将能量放大或转换为负载所需的电势值。
有许多发送RF信号的源，例如卫星站，广播站，无线互联网。任何带有RF能量收集电路的应用都将接收信号并将其转换为电能。
当接收天线接收到信号并在天线的整个长度上引起电势差时，转换过程就开始了，这进一步使天线的电荷载流子运动。这些来自天线的电荷载流子移动到通过导线连接的阻抗匹配电路。该阻抗匹配网络（IMN）可确保从天线（RF源）的动力传递至所述整流/倍压器（负载）是最大的。 RF电路中的阻抗与DC电路中的电阻一样重要，这样才能在电源和负载之间实现最佳的功率传输。
在天线处接收到的RF信号具有正弦波形，即AC信号，需要将其转换为DC信号。通过IMN后，整流器或倍压电路根据应用需要对信号进行整流和放大。整流器电路不是半波，全波或桥式整流器，而是电压倍增器（一种特殊的整流器）电路，该电路对信号进行整流，并根据应用需求对整流后的信号进行升压。
使用电压倍增器将交流电转换为直流电的电能转移到电源管理电路，该电路使用电容器或电池存储电能，并在需要时将其提供给负载（应用）。
什么是
如前所述，有许多设备使用RF信号，这意味着将有许多来源来接收RF信号以收集能量。
可用作能源的射频源有：
- 无线电台：古老但值得一看的无线电台会定期发出RF信号，可以将其用作能源。
- 电视台：这也是一个古老但值得使用的信号源，它以24/7的速率发送信号，被认为是良好的能源。
- 移动电话和基站：数十亿移动电话及其基站发射射频信号，因此，射频信号是一种良好的能源。
- 无线网络：到处都有许多Wi-Fi路由器和无线设备，它们也应被视为从RF收集能量的良好来源。
这些是世界各地存在的主要设备，它们是可用于收集能量（即产生电能）的主要RF来源。
无线电能量收集的实际应用
下面列出了使用射频系统的能量采集器的一些应用：
- RFID卡： RFID（射频识别）技术使用能量收集的概念，该概念通过从RFID阅读器本身接收RF信号来为其“标签”充电。可以在购物中心，地铁，火车站，工业，大学和许多其他地方看到该应用程序。
- 研究或评估： Powercast公司推出了一个评估板“ P2110评估板”，该评估板可用于研究或评估一些新应用，其中考虑了所需的和接收的功率以及评估后要进行的更改。
除了这些实际应用之外，还有许多领域可以使用能量收集技术，例如在工业监控，农业等领域。
射频能量收集的局限性
具有良好的应用和许多优点，也存在一些缺点，并且这些缺点是由于该方面的现有限制而引起的。
因此，射频能量收集系统的局限性是：
- 依赖性： RF能量收集系统的唯一依赖性是接收到的RF信号质量。由于大气变化或物理障碍，可能会降低RF值，并且会阻止RF信号的传输，从而导致输出功率较低。
- 效率： 由于电路是由电子元件组成的，这些电子元件会随着时间的流逝而失去功能，并且如果不进行相应的更改会导致不良结果。结果，这将整体上影响系统效率并提供不适当的输出。
- 复杂性：系统的接收器需要根据其应用和功率存储电路进行设计，这使其构建起来更加复杂。
- 频率：旨在接收射频信号以收集能量的任何电路或设备都可以设计为仅在一个频带工作，而不能在多个频带工作。因此，仅限于该频带频谱。
- 充电时间：转换的最大输出功率以毫瓦或微瓦为单位。因此，应用程序所需的电源将需要很长时间才能产生。
除了这些局限性之外，使用射频（RF）进行能量收集还具有许多优势，因此它已应用于自动化行业，农业，物联网，医疗保健行业等。
市场上的射频能量收集硬件
市场上支持射频能量收集的可用硬件包括：
- Powercast P2110B：Powercast公司已经发布了P2110B，该产品可用于评估以及基于应用程序的使用。
- 应用范围：
- 无电池无线传感器
- 工业监控
- 智能电网
- 防御
- 楼宇自动化
- 石油和天然气
- 电池充电
- 纽扣电池
- 薄膜电池
- 低功耗电子
- 无电池无线传感器
- 特征：
- 转换效率高
- 转换低电平射频信号，实现远程应用
- 稳压输出高达5。
- 高达50mA的输出电流
- 接收信号强度指示
- 宽射频工作范围
- 低至-12 dBm输入的操作
- 可外部复位以进行微处理器控制
- 工业温度范围
- 符合RoHS
- Powercast P1110B：与P2110B相似，Powercast P1110B具有以下功能和应用程序。
- 特征：
- 转换效率高，> 70％
- 低功耗
- 可配置的电压输出以支持锂离子和碱性电池充电
- 从0V开始工作以支持电容器充电
- 接收信号强度指示
- 工作范围广
- 低至-5 dBm输入功率的操作
- 工业温度范围
- 符合RoHS
- 应用范围：
- 无线传感器
- 工业监控
- 智能电网
- 结构健康监测
- 防御
- 楼宇自动化
- 农业
- 石油和天然气
- 位置感知服务
- 无线触发
- 低功耗电子产品。
- 无线传感器
这是Powercast公司开发的两种基于射频的能量采集设备，市场上都可以买到。
在物联网应用中使用射频能量收集
随着物联网（IoT）在电子设备自动化中的日益普及，正在为家庭和工业开发IoT应用程序，这些应用程序可能会保持供电状态长达数年之久，等待触发。借助能量收集功能，此类设备可以从空气中抽出能量为自己的电池充电，或从环境中收集足够的能量，这样电池甚至不需要任何外部电源即可充电。这种自供电传感器现在通常称为“零功率”无线传感器，因为它们可以使用没有明显能源的无线网关直接在IoT云上提供传感器数据。通过从可用的RF能源中获取功率，可以为诸如远程监控之类的低维护应用开发新一代的超低功率（ULP）无线设备，例如IoT传感器。
能量收集被认为非常类似于无线通信的“伴侣”技术，因为它可以延长移动设备的电池寿命，并可能使某些电子设备实现无电池运行。