基于電磁超材料頻率選擇表面的環(huán)境射頻能量收集器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種基于電磁超材料頻率選擇表面的環(huán)境射頻能量收集器，屬于能量收集技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]射頻能量收集是新興的尖端技術(shù)，也是無(wú)線(xiàn)供能的一個(gè)新趨勢(shì)。目前隨著超低功率傳感器、微型無(wú)線(xiàn)穿戴設(shè)備和植入式電子設(shè)備的發(fā)展，現(xiàn)有的電池和有源供能系統(tǒng)的缺陷也越來(lái)越明顯。通過(guò)收集環(huán)境中的射頻能量供能也體現(xiàn)綠色環(huán)保的理念?，F(xiàn)有的射頻能量收集裝置大都利用傳統(tǒng)的天線(xiàn)作為收集裝置，而本發(fā)明利用超材料頻率選擇表面收集環(huán)境中射頻能量收集的頻率帶寬比用傳統(tǒng)天線(xiàn)收集到的帶寬更大、并且具有可疊加性，即每個(gè)單元收集的能量可疊加，更具有實(shí)用性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)不足，提供一種基于電磁超材料頻率選擇表面的環(huán)境射頻能量收集器。
[0004]本發(fā)明所述的能量收集裝置，由射頻發(fā)生源、電磁超材料頻率選擇表面、SMS7630二極管、能量管理器、超級(jí)電容組成。
[0005]周?chē)h(huán)境中本身就存在許多射頻信號(hào)，有手機(jī)的GSM信號(hào)、WiFi信號(hào)等，但功率較小，這里我們本發(fā)明再用一個(gè)無(wú)線(xiàn)路由作為射頻發(fā)生源發(fā)射2.45GHz的信號(hào)，在一定的距離利用超材料頻率選擇表面收集該射頻能量，每一個(gè)單元都焊有型號(hào)為SMS7630型二極管，然后把接收表面的正負(fù)極接入能量管理器的輸入端，并且把超級(jí)電容接在能量管理器存儲(chǔ)引腳以存儲(chǔ)收集到的能量。
[0006]本發(fā)明涉及無(wú)線(xiàn)射頻技術(shù)、電磁耦合技術(shù)和諧振單元電路設(shè)計(jì)技術(shù)。當(dāng)環(huán)境中的電磁波入射到電磁超材料頻率選擇表面時(shí)，與貼片方向平行的電場(chǎng)，對(duì)電子產(chǎn)生作用力并使其振蕩，在單元表面上形成感應(yīng)電流。然后在每個(gè)單元的傳輸線(xiàn)上焊上二極管對(duì)收集到的能量進(jìn)行整流并規(guī)定其流向。并且在電磁超材料頻率選擇表面的電路設(shè)計(jì)上采用雙環(huán)六邊形的設(shè)計(jì)，雙傳輸線(xiàn)以提高收集能力并縮小單元結(jié)構(gòu)。
[0007]本發(fā)明所述的能量收集器結(jié)構(gòu)包括:型號(hào)為SMS7630型二極管、過(guò)孔、FR-4型基板、覆銅、覆銅連接線(xiàn)、正極引線(xiàn)、負(fù)極引線(xiàn)、可發(fā)射900MHz到2.45GHz信號(hào)的天線(xiàn)、距離、連接正極的連接線(xiàn)、連接負(fù)極的連接線(xiàn)、型號(hào)為BQ25504的能量管理器、超級(jí)電容、負(fù)載。
[0008]將型號(hào)為SMS7630型二極管依次焊入電磁超材料頻率選擇表面每個(gè)單元中，然后在規(guī)定的方向端上引出正極引線(xiàn)和負(fù)極引線(xiàn)，接入型號(hào)為BQ25504的能量管理器的輸入端，在該能量管理器的存儲(chǔ)端接上超級(jí)電容作為能量存儲(chǔ)器，放置距離射頻發(fā)生源即可發(fā)射900MHz到2.45GHz信號(hào)的天線(xiàn)有效距離1.5米之內(nèi)進(jìn)行充電，待超級(jí)電容充電完成后在上述能量管理器的輸出端接負(fù)載，如LED燈，低功耗傳感器，可充電電池等。
[0009]本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明所述能量收集器應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛，并且相對(duì)于傳統(tǒng)的射頻能量收集器有許多優(yōu)勢(shì):其一，能夠收集的頻帶帶寬較寬，對(duì)于GSM900 (900MHz)和GSM1800 (1.8GHz),WiFi (2.45GHz)的信號(hào)都具有一定的收集能力；其二，省去了匹配和整流電路，減少了能量的損耗；其三，該結(jié)構(gòu)具有可疊加性，即收集到的能量可隨單元數(shù)的增加疊加。
【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1為基于電磁超材料頻率選擇表面結(jié)構(gòu)單元示意圖；
圖中I為型號(hào)為SMS7630型二極管，2為過(guò)孔，3為FR-4型基板，4為覆銅；且圖中標(biāo)注的 d=31.0869mm, w1 =1mm, w2=4mm, g=lmm, t=l.6mm, s=l.5mm;
圖2為基于電磁超材料頻率選擇表面結(jié)構(gòu)單元背面示意圖，圖中5為覆銅連接線(xiàn)；
圖3為基于電磁超材料頻率選擇表面結(jié)構(gòu)示意圖，圖中6為正極引線(xiàn)，7為負(fù)極引線(xiàn)；圖4為應(yīng)用連接示意圖，圖中8為可發(fā)射900MHz到2.45GHz信號(hào)的天線(xiàn)，9為距離，10為連接正極的連接線(xiàn)，11為連接負(fù)極的連接線(xiàn)，12為型號(hào)為BQ25504的能量管理器，13為超級(jí)電容，14為L(zhǎng)ED燈或者可充電電池等負(fù)載。
【具體實(shí)施方式】
[0011]本發(fā)明通過(guò)以下實(shí)施例作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0012]本發(fā)明所述的能量收集器結(jié)構(gòu)包括:型號(hào)為SMS7630型二極管、過(guò)孔、FR-4型基板、覆銅、覆銅連接線(xiàn)、正極引線(xiàn)、負(fù)極引線(xiàn)、可發(fā)射900MHz到2.45GHz信號(hào)的天線(xiàn)、距離、連接正極的連接線(xiàn)、連接負(fù)極的連接線(xiàn)、型號(hào)為BQ25504的能量管理器、超級(jí)電容、負(fù)載。
[0013]將型號(hào)為SMS7630型二極管依次焊入電磁超材料頻率選擇表面每個(gè)單元中，然后在規(guī)定的方向端上引出正極引線(xiàn)和負(fù)極引線(xiàn)，接入型號(hào)為BQ25504的能量管理器的輸入端，在該能量管理器的存儲(chǔ)端接上超級(jí)電容作為能量存儲(chǔ)器，放置距離射頻發(fā)生源即可發(fā)射900MHz到2.45GHz信號(hào)的天線(xiàn)有效距離1.5米之內(nèi)進(jìn)行充電，待超級(jí)電容充電完成后在能量管理器的輸出端接負(fù)載，如LED燈，低功耗傳感器，可充電電池等。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于電磁超材料頻率選擇表面的環(huán)境射頻能量收集器，其特征在于:所述能量收集器結(jié)構(gòu)包括:型號(hào)為SMS7630型二極管、過(guò)孔、FR-4型基板、覆銅、覆銅連接線(xiàn)、正極引線(xiàn)、負(fù)極引線(xiàn)、可發(fā)射900MHz到2.45GHz信號(hào)的天線(xiàn)、距離、連接正極的連接線(xiàn)、連接負(fù)極的連接線(xiàn)、型號(hào)為BQ25504的能量管理器、超級(jí)電容、負(fù)載； 將型號(hào)為SMS7630型二極管依次焊入電磁超材料頻率選擇表面每個(gè)單元中，然后在規(guī)定的方向端上引出正極引線(xiàn)和負(fù)極引線(xiàn)，接入型號(hào)為BQ25504的能量管理器的輸入端，在該能量管理器的存儲(chǔ)端接上超級(jí)電容作為能量存儲(chǔ)器，放置距離射頻發(fā)生源即能發(fā)射900MHz到2.45GHz信號(hào)的天線(xiàn)有效距離1.5米之內(nèi)進(jìn)行充電，待超級(jí)電容充電完成后在能量管理器的輸出端接負(fù)載。
【專(zhuān)利摘要】一種基于電磁超材料頻率選擇表面的環(huán)境射頻能量收集器,其結(jié)構(gòu)包括:型號(hào)為SMS7630型二極管、過(guò)孔、FR-4型基板、覆銅、覆銅連接線(xiàn)、正極引線(xiàn)、負(fù)極引線(xiàn)、可發(fā)射900MHz到2.45GHz信號(hào)的天線(xiàn)、距離、連接正極的連接線(xiàn)、連接負(fù)極的連接線(xiàn)、型號(hào)為BQ25504的能量管理器、超級(jí)電容、負(fù)載。本發(fā)明應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛，并且相對(duì)于傳統(tǒng)的射頻能量收集器有許多優(yōu)勢(shì):能夠收集的頻帶帶寬較寬，對(duì)于GSM900（900MHz）和GSM1800(1.8GHz）、WiFi（2.45GHz）的信號(hào)都具有一定的收集能力;省去了匹配和整流電路，減少了能量的損耗;該結(jié)構(gòu)具有可疊加性，即收集到的能量可隨單元數(shù)的增加疊加。
【IPC分類(lèi)】H02J17/00
【公開(kāi)號(hào)】CN105048649
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510489071
【發(fā)明人】吳毅強(qiáng), 劉康興, 羅斌, 李志成
【申請(qǐng)人】南昌大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年11月11日
【申請(qǐng)日】2015年8月12日