环境射频能量收集

NFC无线射频取电技术研究及应用探索Research on NFC Radio Frequency Power Supply Technology and Its Application Exploration深圳市每开创新科技有限公司欧阳红军摘要：由于传统供电方式无法满足社会可持续发展需求，以及物联网应用灵活且低成本部署的需求，NFC无线射频取电技术成为一种有效的解决方案。

介绍了NFC无线射频取电技术，分析其天线设计、输入功率和输出电压、能量转换效率、灵敏度及兼客性等技术指标，阐述其在NFC智能锁及电子纸显示的两种典型应用场景，对其在电子纸应用方面从技术和市场两方面做了展望，为业界在NFC无线射频取电技术及其应用领域的研究提供参考。

关键词:RFID，NFC，无线射频取电技术, 电子纸, 智能锁Abstract:Because the traditional power supply mode can't meet the needs of social sustainable development, as well as the need for flexible and low-cost deployment of IoT applications, NFC radio frequency power supply technology has become an effective solution and is highly expected. This paper introduces the NFC radio frequency power supply technology, analyzes its technical indicators, including antenna design, input power and output voltage, energy conversion efficiency, sensitivity and compatibility. Besides that, this paper also expounds its two typical application scenarios in NFC smart lock and e-Paper display, and looks forward to its application in e-Paper from both technical and market aspects, providing reference for the industry's research in NFC radio frequency power acquisition technology and its application fields.Keywords:radio frequency identification; near field communication: radio frequency power supply technology; e-Papersmart lock.1. 引言在全社会营造节能低碳浓厚的氛围下，环境取能与碳达峰碳中和的政策、理念不谋而合。

无线射频能量收集技术的研究与应用随着科技的不断进步，射频电子技术也逐渐成为人们日常生活的重要组成部分。

目前，无线射频能量收集技术正在得到越来越多的关注和研究。

这种技术利用无线电射频信号转化成电能，可以应用于各种领域，例如物流管理、传感器设备、医疗器械等，为社会带来了巨大的经济和社会效益。

一、无线射频能量收集技术的基本原理射频能量收集技术常基于电磁感应原理或者射频识别技术。

电磁感应原理基于法拉第电磁感应定律，由磁场引起的感应电流转化为电能。

而射频识别技术则为利用感性薄膜磁元件、晶体管、能量转换器等电子元器件，通过射频信号变换实现。

因此，无线射频能量收集技术一般分为两类，即磁感应型和射频开关型。

磁感应型无线射频能量收集技术是利用线圈的电磁感应原理来实现的。

当交变电流通过线圈时，就会产生一个磁场，当这个线圈和另一个线圈相邻时，因为磁场作用，就会在后者产生感应电动势。

这样就可以在被测对象周围放置一个或多个线圈，如此便可以将电磁感应产生的能量收集起来。

磁感应型无线射频能量收集技术可以应用于一些特殊场合，如未上电的针孔摄像头，以及为智能手环、健康监测设备等低功耗设备供电。

射频开关型无线射频能量收集技术则利用射频信号开关来实现。

当射频信号通过电容或电感时，就会发生电荷的积累和放电。

通过控制开关，可以控制电荷和放电的过程，将无线射频信号中的能量转换为直流电能。

这种技术在能量转换过程中，能够提供更加高效的电源输出，提高了无线射频能量收集的能力。

此外，射频开关型技术可以实现无线感应式充电和无接触式供电，使消费电子产品像智能手机、笔记本电脑等更加方便快捷地进行电池充电。

二、无线射频能量收集技术的应用无线射频能量收集技术已经得到了广泛的应用。

在物流管理方面，无线射频能量收集技术可以使用无线射频识别或传感器技术，帮助企业实现物品追踪。

如在仓储物流方面，可以使用射频识别技术对物品进行管理，使得物品的入库、出库、转移等环节实现更加高效化和快捷化。

无线射频能量收集系统设计杨涛，刘兴，李健，周洋（国网江西省电力有限公司信息通信分公司，江西南昌330096）摘要：微型电子设备供电方式仍是以电池为主，更换电池带来的困难使这些设备无法长久运行，无线射频能量技术为低功率微电子设备的供电提供了一种新的方式。

文中设计了一套接收2.4GHz射频信号的射频能量收集系统，该系统主要由微型贴片天线、阻抗匹配电路、整流升压电路和存储电路构成，利用ADS仿真工具验证了系统设计的可行性，当负载电阻在100kΩ，输入功率在-10dBm-5dBm之间时，能量转换效率均在30%以上，可实现低功率微电子设备的持续供电。

关键词：射频能量收集；接收天线；阻抗匹配电路；整流升压电路中图分类号：TM461.3文献标志码：B文章编号：1006-348X（2021）04-0016-050引言随着无线通信技术的迅速发展，便携式和分布式无线设备应用越来越普及，如何为这些设备提供稳定可靠的电源正成为限制无线设备应用和普及的问题之一。

无线射频能量收集技术的发展为低功率无线设备的供电提供了一种新的方式。

无线射频能量收集系统既可以收集环境中的射频信号，也可以收集特定发射器产生的射频信号。

文献[1]设计了一种基于超宽带阿基米德螺旋天线和半波乘法器电路的射频能量收集系统，在0dBm的输入功率下得到了30%的整流效率，且得到的输出电压及功率均可满足低功耗设备的工作需求，但是仍然避免不了能量收集系统体积过大的问题。

文献[2]设计了一个以4-RF频带天线为接收天线的射频能量收集系统，该系统同时从GSM900（全球移动通信系统）、GSM1800、UMTS（全球移动通信系统）和WiFi频段获取能量，在4个射频波段均匀分布的10dBm累计输入功率下，能量转换效率为62%，在5.8dBm时达到84%，但是该系统的天线体积过大的问题仍然存在。

一些最近的非常先进的研究[3-6]，采用CMOS的方案进行射频能量收集系统的设计；文献[7]已经实现在输入功率1MW的情况下转换效率高达74%，通过从外部给所述电路供电，并在CMOS配置中使用自体偏置技术来改变阈值电压并更快地打开晶体管，然而，在整流电路中已经达到高效率的方案没有使用真正的无源配置。

射频能量算法射频能量算法是一种通过无线射频信号传输能量的同时，实现数据传输的技术。

近年来，随着物联网、智能家居等领域的快速发展，射频能量算法得到了广泛关注和应用。

一、射频能量算法简介射频能量算法起源于无线能量传输技术，它通过调整无线射频信号的幅度、频率和相位等参数，实现能量和数据的同步传输。

与传统的无线通信技术相比，射频能量算法具有更高的传输效率和更好的安全性。

二、射频能量算法原理射频能量算法的原理可以分为以下几个部分：1.射频信号生成：发射端产生射频信号，通过空气传播到达接收端。

2.能量提取：接收端利用射频信号的振幅、频率和相位等信息，提取出能量。

3.数据调制与解调：发射端和接收端对射频信号进行调制和解调，实现数据传输。

4.数据解码与处理：接收端对传输的数据进行解码和处理，实现数据的有效传输。

三、射频能量算法应用射频能量算法在许多领域得到了广泛应用，如无线充电、物联网、智能家居等。

在这些应用中，射频能量算法实现了无线能量传输与数据传输的同步，提高了系统的集成度和可靠性。

四、射频能量算法的发展趋势随着科技的不断发展，射频能量算法在以下几个方面有望取得进一步突破：1.传输效率的提高：通过优化射频信号的生成和传输方式，提高能量传输效率。

2.传输距离的拓展：研究新的调制和解调技术，提高射频信号的传输距离。

3.多用户接入：研究射频能量算法的多用户接入技术，实现多个用户的同时传输。

4.安全性增强：加强射频能量算法的信息安全保障，防止信号干扰和窃听。

五、射频能量算法的优缺点1.优点：- 传输效率高：射频能量算法在能量传输方面具有较高的效率。

- 安全性好：射频能量算法采用加密技术，具有良好的安全性。

- 集成度高：射频能量算法可实现无线能量传输与数据传输的同步，简化系统结构。

2.缺点：- 传输距离受限：射频信号在传输过程中会受到衰减和干扰，传输距离有限。

- 受环境因素影响：射频能量算法的性能受到环境因素（如温度、湿度等）的影响。

电磁能量收集技术现状及发展趋势一、本文概述随着科技的飞速发展，能源问题已成为全球关注的焦点。

电磁能量收集技术，作为一种新型能源利用方式，近年来受到了广泛的关注和研究。

本文旨在全面概述电磁能量收集技术的当前发展状况，并探讨其未来的发展趋势。

我们将首先介绍电磁能量收集技术的基本原理和分类，然后详细分析各类电磁能量收集技术的优缺点，接着探讨其在实际应用中的挑战和前景，最后对电磁能量收集技术的发展趋势进行预测和展望。

通过本文的阐述，希望能为相关领域的研究者和从业者提供有价值的参考信息，推动电磁能量收集技术的进一步发展。

二、电磁能量收集技术基础电磁能量收集技术，也称为电磁能捕获或电磁能转换技术，是一种将环境中的电磁能转化为电能的技术。

其基础主要依赖于电磁感应和压电效应两种物理现象。

电磁感应是指当一个导体在变化的磁场中运动时，会在导体中产生电动势，从而产生电流。

而压电效应则是指某些材料在受到机械压力时，会产生电荷分离，从而产生电能。

电磁能量收集技术主要包括电磁振动能量收集、射频能量收集、静电能量收集等几种类型。

电磁振动能量收集主要利用环境中的机械振动转化为电能，例如利用桥梁、建筑物等基础设施的振动进行能量收集。

射频能量收集则是利用无线电波（如Wi-Fi、蜂窝网络等）中的射频能量进行收集，这种技术对于低功耗设备的无线供电具有重要意义。

静电能量收集则主要利用环境中的静电场进行能量收集，例如通过摩擦起电等方式。

电磁能量收集技术的核心在于能量转换效率，即能够将多少比例的环境电磁能转化为可用的电能。

电磁能量收集器的尺寸、重量、成本以及环境适应性等因素也是影响其应用的重要因素。

目前，电磁能量收集技术已经取得了显著的进展，尤其在微纳能源、物联网和可穿戴设备等领域的应用前景广阔。

随着科技的发展，电磁能量收集技术将会在能源转换、节能减排和环境保护等方面发挥更大的作用。

三、电磁能量收集技术的现状分析电磁能量收集技术，作为一种将环境中的电磁能转化为电能的技术，近年来得到了广泛的关注和研究。

射频识别技术在环保与能源管理中的应用案例随着科技的不断发展，射频识别技术（RFID）在各个领域的应用越来越广泛，其中包括环保与能源管理。

射频识别技术通过无线电信号进行数据传输和识别，使得物体的追踪和管理变得更加高效和精确。

本文将介绍射频识别技术在环保与能源管理中的几个应用案例。

首先，射频识别技术在垃圾分类与回收领域具有重要的应用价值。

在许多城市，垃圾分类已经成为一项重要的环保任务。

通过在垃圾桶上安装射频识别芯片，可以实现对垃圾的自动分类和识别。

当垃圾被扔进垃圾桶时，射频识别芯片会自动读取垃圾的种类和重量，并将数据传输到后台系统中。

这样一来，垃圾分类员就可以更加准确地了解每个垃圾桶的垃圾种类和重量，从而更好地进行垃圾分类和回收工作。

其次，射频识别技术在能源管理中的应用也非常广泛。

例如，在工业生产中，通过在设备上安装射频识别标签，可以实现对设备的追踪和管理。

当设备发生故障或需要维修时，工作人员只需使用射频识别设备扫描设备上的标签，就可以快速获取设备的信息和维修记录。

这样一来，能够更加及时地进行设备维修和管理，提高生产效率和节约能源。

此外，射频识别技术还可以应用于智能家居领域，实现对家庭能源的智能管理。

通过在家电设备上安装射频识别标签，可以实现对家电的远程控制和监测。

例如，当家庭主人离开家时，可以通过手机应用程序关闭家中的电器设备，从而节约能源。

同时，射频识别技术还可以实现对家电设备的用电量监测和统计，帮助家庭主人了解自己的能源消耗情况，并提供相应的节能建议。

最后，射频识别技术在供应链管理中也有广泛的应用。

通过在产品上安装射频识别标签，可以实现对产品的追踪和管理。

在物流过程中，射频识别技术可以帮助企业实时掌握产品的位置和状态，提高物流效率和减少资源浪费。

同时，射频识别技术还可以帮助企业对产品进行溯源，确保产品的质量和安全。

总之，射频识别技术在环保与能源管理中具有广泛的应用前景。

通过射频识别技术，可以实现对垃圾的自动分类和回收、设备的追踪和管理、家庭能源的智能管理以及供应链的优化等。

射频微波基础知识射频简称RF射频就是射频电流，它是一种高频交流变化电磁波的简称。

每秒变化小于1000次的交流电称为低频电流，大于10000次的称为高频电流，而射频就是这样一种高频电流。

有线电视系统就是采用射频传输方式的。

在电子学理论中，电流流过导体，导体周围会形成磁场；交变电流通过导体，导体周围会形成交变的电磁场，称为电磁波。

在电磁波频率低于100khz时，电磁波会被地表吸收，不能形成有效的传输，但电磁波频率高于100khz时，电磁波可以在空气中传播，并经大气层外缘的电离层反射，形成远距离传输能力，我们把具有远距离传输能力的高频电磁波成为射频，英文缩写：RF一、射频和微波技术基础知识1、什么是射频?射频(RF)是指无线通信系统中使用的电磁频率范围。

它涵盖了广泛的频率范围，通常从3kHz(千赫)到300GHz(千兆赫)。

射频信号的特点是能够长距离传播并穿过障碍物，这使其成为各种通信应用的理想选择。

2、微波频率微波是射频频率的一个子集，频率范围为300MHz(兆赫)到300GHz。

虽然微波仍然是像射频一样的电磁波，但它们具有更短的波长，这在特定应用中提供了某些优势，例如高数据传输速率和精确成像能力。

二、射频和微波技术的应用1、无线通信射频和微波技术最突出的应用之一是在无线通信系统中。

从简单的无线电传输到复杂的蜂窝网络，射频技术使移动设备上的语音通话、短信、互联网浏览和视频流成为可能。

此外，Wi-Fi网络、蓝牙连接和其他无线协议依赖RF信号进行无缝数据交换。

2、卫星通信卫星通信严重依赖微波频率。

地球静止轨道或近地轨道卫星利用微波远距离传输电视信号、互联网数据和电话，确保在传统通信基础设施有限，或无法使用的偏远地区实现全球连接。

3、雷达系统微波雷达系统对各种应用至关重要，包括空中交通管制、天气监测和军事防御。

雷达使用微波脉冲来探测物体的存在、距离和速度，从而进行精确的跟踪和分析。

4、医疗应用射频和微波技术在医学领域有着重要的应用，例如磁共振成像(MRI)和微波消融。

电路与系统双频段环境射频能量采集系统的设计俞梦缘丨，温翱2,游彬1(1.杭州电子科技大学电子信息学院,浙江杭州310018；2.杭州电子科技大学信息工程学院,浙江杭州310018)摘要：提出了一个基于GSM-1800和WiFi频段的环境射频能量采集系统。

该系统由双频圆极化天线、双频整流电路和负载组成。

圆极化天线的阻抗带宽为1GHz~2.6GHz,轴比带宽为1.78GHz~1.96GHz和2.37GHz~2.59GHz遥设计的双频整流器在1.825GHz单频输入10dBm的情况下，RF-DC最高效率为44%遥在2.45GHz输入功率为8dBm 情况下，RF-DC最高效率为49%遥在双频输入功率为7.5dBm时的最大RF-DC转换效率为53%，直流电压为1.73V。

将设计的双频带能量采集系统放在路由器和被拨打的手机附近，可点亮一个LED灯实现其能量采集功能。

关键词：圆极化；双频段；整流天线；环境能量采集中图分类号：TN710文献标识码：A DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.200997中文引用格式：俞梦缘,温翾,游彬.双频段环境射频能量采集系统的设计[J].电子技术应用,2021,47(5):122-125,130.英文弓I用格式：Yu Mengyuan,Wen Xuan,You Bin.Design of dual-band RF energy collection system in environment[J].Appli­cation of Electronic Technique,2021,47(5):122-125,130.Design of dual-band RF energy collection system in environmentYu Mengyuan1,Wen Xuan2,You Bin1(1.Electronic Information College,Hangzhou Dianzi University,Hangzhou310018,China；rmation Engineering School,Hangzhou Dianzi University,Hangzhou310018,China)Abstract:This paper proposed an environmental RF energy acquisition system based on GSM-1800and WiFi frequency bands. The system consists of a dual-frequency circularly polarized antenna,a dual-frequency rectifier circuit and a load.The impedance bandwidth of the circular polarization antenna is1GHz~2.6GHz,and the axial ratio bandwidth is 1.78GHz~1.96GHz and2.37GHz~ 2.59GHz.The designed dual-frequency rectifier has a maximum RF-DC efficiency of44%when the 1.825GHz single-frequency input is10dBm.In the case of2.45GHz input power of8dBm,the highest RF-DC efficiency is49%.When the dual-frequency input power is7.5dBm,the maximum RF-DC conversion efficiency is53%and the DC voltage is 1.73V.Placing the designed dual-band energy harvesting system near the router and the phone being called,an LED light can be lit to realize its energy har­vesting function.Key words:circular polarization；dual-band；rectenna；environmental energy harvesting0引言环境射频能量收集是一种为物联网(IoT)中使用的设备供电的潜在应用,这可能有助于实现如医疗、保健、环境和基础设施管理［1-2」。

射频能量采集技术新发展能量采集是实现低功耗电子器件(如无线传感器)长期免维护工作的一项关键技术。

通过捕获环境中的多余能量(如照明、温差、振动和无线电波(射频能量))，完全可以让低功耗电子器件正常工作。

在这些微功率能源中，来自射频发射器的能量具有独特的优势，包括随距离变化可预测和一致的功率，从而允许能量采集器远离能源的束缚。

能量采集是实现低功耗电子器件(如无线传感器)长期免维护工作的一项关键技术。

通过捕获环境中的多余能量(如照明、温差、振动和无线电波(射频能量))，完全可以让低功耗电子器件正常工作。

在这些微功率能源中，来自射频发射器的能量具有独特的优势，包括随距离变化可预测和一致的功率，从而允许能量采集器远离能源的束缚。

环境射频能量如今可以从全球数十亿个无线发射器获得，包括移动电话、手持无线电设备、移动基站以及电视/无线广播台等。

捕获这类能量的能力有助于创建新的无电池设备，并允许电池供电设备通过无线方式实现点滴式充电。

除了环境射频能量外，还有一种方式是使用专门的发射器发送功率，这能使无线电源系统提供更高的性能。

在许多应用中这是首选的解决方案，但成本比较高。

政府法规一般将使用免许可频带的无线电设备输出功率限制为4W有效全向辐射功率(EIRP)，就像射频标签(RFID)询问器那样。

作为对比，基于模拟技术的早期移动电话的最大发射功率为3.6W，而Powercast公司的新款TX91501发射器功率为3W。

环境射频(RF)能量采集有个明显吸引人的地方，即收集的是完全“免费的”能量。

虽然具有这种能力的设备在充电时可以移动，但许多射频能量采集方案要求使用指向已知能源(如移动基站)的定向天线。

在移动电话领域的应用前景是能够收集足够多的环境射频能量来与移动手机的待机功耗相匹配。

如果可能的话，那么移动电话将具有连续的待机能力，而不仅仅是几天时间。

虽然这种特殊应用目前还不实用，但许多系统级要素的汇集正在推动适合其它应用的环境射频能量采集方案。

光储直柔四项技术的关系1.引言光储直柔四项技术的关系1.1 概述随着科技的不断进步和人们对能源存储和利用的需求增加，光储直柔四项技术逐渐成为当前研究的热点领域。

这四项技术分别是光能储存技术、直接能量储存技术、柔性电子技术以及射频能量收集与传输技术。

光储技术是指利用光能将电能或化学能转化为储存能，能够实现高效、可持续的能量储存。

光储技术的背景可以追溯到太阳能发电技术的研究，而如今已经发展出了许多新型的光储设备和材料。

光储技术的原理主要是通过光生电化学反应将光能转化为化学能，并将化学能储存在材料中，以供后续使用。

直柔技术是指利用直接能量转换原理将环境中的能量直接转化为电能进行储存与使用。

直柔技术的背景源于对传统电池可靠性和安全性的提出更高要求，以及对能源的更加高效利用的追求。

该技术的应用范围广泛，不仅可以应用于家庭和商业领域的能源存储系统，还可以应用于移动设备、电动车辆等领域。

四项技术的相互关系是指在实际应用中，光储技术、直柔技术、柔性电子技术以及射频能量收集与传输技术之间存在一定的联系和互动。

例如，光储技术和直柔技术可以结合使用，通过柔性电子技术实现光储设备的灵活性和可靠性。

同时，射频能量收集与传输技术可为光储和直柔系统供电，提供更加便捷和高效的能量供应方式。

本文将全面介绍光储技术、直柔技术、柔性电子技术以及射频能量收集与传输技术的背景、原理、应用以及它们之间的相互关系。

通过深入了解这四项技术之间的关系，可以为相关领域的研究人员和工程师提供有益的指导和启发，推动这些技术的发展和应用。

1.2文章结构文章结构的内容是对整篇文章的组织和框架进行介绍，让读者了解文章的脉络和内容安排。

在本文中，文章的结构可以按照以下方式进行说明：文章结构本文共分为引言、正文和结论三个部分。

1. 引言部分介绍了文章的背景与目的，为读者提供了对光储直柔四项技术关系的整体认识，并简要描述了文章的结构。

2. 正文部分是本文的重点，主要分为三个小节，分别介绍了光储技术、直柔技术和四项技术的相关内容。