近日，南方科技大學深港微電子學院副教授詹陳長和澳門大學微電子研究院正教授羅文基團隊的成果發表在《固態電路雜志》上。
借助射頻能量收集技術，超低功耗無線傳感網絡設備、物聯網設備可以從射頻能量中獲取能量，從而減少電池的使用，降低物料和維護成本。傳統射頻能量收集系統中通常僅有單根天線用于能量收集，由于電磁波在傳播過程中的多徑效應會使空間中存在一些盲點，導致射頻能量收集設備可以接收到能量的角度和強度受限。
該研究中，合作團隊提出了一種全新的低成本、高效率多天線射頻能量收集系統，有效解決了盲點挑戰，提高了系統的可靠性。
芯片及能量收集系統照片 科研團隊供圖
該系統具有3個分布在不同位置的射頻天線，從而降低盲點對整個系統的影響。多個射頻通道共用一個儲能電容，降低了系統成本，無需額外的通道間隔離開關，芯片的復雜度降低，具備了擴展更多天線數量的能力。此外，研究人員在電路的第二級采用開關電感升壓電路，實現了最大功率追蹤和輸出電壓穩壓功能。同時，該系統還實現了冷啟動功能。
針對不同射頻通道共用一個儲能電容帶來的互相干擾和通道間漏電問題，研究人員提出了一種全新的射頻整流器及其控制電路。通過分別對射頻整流器柵極電壓的直流分量和交流分量進行控制，使得整流器導通時轉化效率提高，在漏電時可以完全關閉從而降低損耗。
研究發現，該系統獲得了44%的峰值轉化效率，15分貝的高轉換效率功率輸入范圍，在無線測試中，相比于僅用單根天線，使用雙天線和三根天線時的輸出功率均有不同程度的提高。據了解，目前研究團隊基于該研究已申請了一項發明專利。
相關論文信息：https://doi.org/10.1109/JSSC.2024.3387025
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