RF エネルギーハーベスティング技術

私たちの日常生活にはますます多くの電子機器が登場しており、それらはすべて正常に機能するために何らかの形の電源を必要とします。 幸いなことに、私たちの周囲には、風エネルギー、光エネルギー、物体の運動エネルギーを電気エネルギーに変換したり、高周波無線信号の送信からエネルギーを収集したりできるさまざまな形のエネルギーがあります。

あまり一般的ではありませんが、急速に人気が高まっているのは、ラジオ/テレビ放送局や無線デバイスから収集できる RF/マイクロ波信号からのエネルギー収集スキームです。 このエネルギーハーベスティング方式は、モノのインターネット (IoT) センサーや無線周波数識別 (RFID) タグなどの低電力アプリケーションのバッテリーを置き換えることができます。 エネルギーを再利用すると、運用コストが削減され、既存の電子システムや機器のエネルギー効率が向上します。

RF は豊富なエネルギーハーベスティング源であり、携帯電話、携帯電話基地局、テレビ/ラジオ信号送信基地局など、世界中の何十億もの無線送信機から放射されています。 したがって、一部の低電力回路に電力を供給するために RF エネルギーを使用することがトレンドになっています。

RF からエネルギーを収集するという概念は新しいものではなく、プロセスは比較的単純です。 電波はアンテナに到達し、その長さ全体にわたる電位差の変化を引き起こします。 この電位差により、電界を均一にしようとして電荷キャリアがアンテナの長さに沿って移動し、RF-DC 集積回路はこれらの電荷キャリアの動きからエネルギーを捕捉することができます。 エネルギーは一時的にコンデンサに保存され、負荷で必要な電位差を生成するために使用されます。

RF エネルギー信号はアンテナを通じて受信されるため、アンテナの動作周波数は受信信号の周波数と同じである必要があります。 アンテナを介して RF 信号を受信すると、RF-DC コンバータと純粋な RF アプリケーションの両方で使用できます。 RF-DC コンバータは RF 信号を DC 信号に変換し、得られたエネルギーをエネルギー貯蔵装置に貯蔵できるようにします。 エネルギー貯蔵デバイスは、RF-DC コンバータ、RF デバイス、および低電力アプリケーションにエネルギーを提供できます。

既製のコンポーネントを使用してサブシステムの RF-DC 変換を実行する回路を作成できます。 アンテナ、ワイヤレス充電コイル、PMIC (電源管理 IC)、電力受信チップ、励磁送信機などをさまざまに組み合わせて利用することで、RF からエネルギーを収集できるシステムを構築できます。

RF エネルギー信号はアンテナを通じて受信されるため、アンテナの動作周波数は受信信号の周波数と同じである必要があります。 アンテナを介して RF 信号を受信すると、RF-DC コンバータと純粋な RF アプリケーションの両方で使用できます。 RF-DC コンバータは RF 信号を DC 信号に変換し、得られたエネルギーをエネルギー貯蔵装置に貯蔵できるようにします。 エネルギー貯蔵デバイスは、RF-DC コンバータ、RF デバイス、および低電力アプリケーションにエネルギーを提供できます。