能量收集装置和整流电路的制作方法

本技术涉及连接至具有能量收集功能的天线单元的整流电路，以及包括天线单元和整流电路的能量收集装置。

背景技术：

1、已经考虑将存在于我们周围的诸如广播波等的无线电波的能量转换成电力(能量采集)。在环境发电的情况下，流过天线到电路的电流被整流为直流(dc)并且被转换为电能。二极管用于将无线电波整流为dc。配备有整流电路的天线被称为整流天线。

2、从诸如广播波或wi-fi(注册商标)的遥远世界接收无线电波并将所接收的无线电波转换成能量的rf能量采集正在由高校和公司开发和研究。在接收这种无线电波的情况下，在天线中感应的功率非常小。无线电波具有接收功率随距离减小的特性。即，例如，当通过天线以80％的天线效率在某个基准频率接收无线电波时，天线输出端的感应功率是-20dbm(10μw)，对于使用uhf频带的数字电视广播和800至900mhz频带的移动电话，分别为7.5km和300m。即，随着距传输天线的距离增加，接收功率减小。

3、在金泽工业大学和atr(国际先进通信研究所)已经做出了将无线电波的能量返回到电力的这种努力。在实验中已经进行了各种尝试，但是输出电压大约为0.7v至1.5v，并且已知难以获得用于对电池充电的高电压。此外，目前，在内部事务和通信部，由于难以根据上述结果从周围电场获得电力，所以正在考虑无线电力传送(wpt)。在wpt中，已经研究了用于通过使用900mhz频带、2ghz频带和5ghz频带从发送器辐射专用无线电波来向iot传感器或可穿戴设备供电的系统。wpt在世界各地的各个国家中被类似地研究，并且遍布世界各地。

4、例如，专利文献1描述了类wpt系统中的接收装置。在专利文献1中，设置有多个天线、与各个天线连接的多个矩形整流电路、以及对多个整流电路的输出侧的串并联连接状态进行切换的连接切换电路，选择串并联连接状态，以使rf到dc的转换效率最大化。

5、现有技术文献

6、专利文献

7、专利文献1：日本专利申请公开号2011-114949

技术实现思路

1、本发明要解决的问题

2、本申请的发明人提出了一种能量收集装置，其能够利用与使用接收天线将无线电波的能量转换为功率中的常规配置不同的配置，通过除了存在于宽范围中的无线电波之外还考虑准静电场(近场)的电场能量来获得更大的接收功率。期望进一步增加这种能量收集装置的输出。

3、此外，本技术能够接收具有用于电力传输的特定频率(诸如，wpt)的无线电波。因此，用于此的整流电路的二极管需要对来自诸如50/60hz的电源的漏电场或者诸如50khz、120khz等的开关噪声在低频率下进行整流，并且还需要对若干ghz的无线电波在高频率下一起进行整流。本技术涉及在这种宽频带中有效地整流电场能量而不需要如专利文献1中描述的连接切换电路的整流电路。

4、本技术的目的是提供能够增加输出并从宽频带中的无线电波提取电力的能量收集装置和整流电路。

5、问题的解决方案

6、本技术提供了一种能量收集装置，包括：天线单元，具有偶极子结构，天线单元包括第一天线元件和第二天线元件，第一天线元件与工业产品金属部分或人体接触并用作天线，第二天线元件包括导体，天线单元接收存在于空间中的无线电波和准静电场的电场能量；

7、整流电路，设置有对从所述天线单元输出的交流电(ac)能量进行整流的开关元件；以及蓄电电容器，被配置为蓄积从整流电路输出的电荷，

8、其中，蓄电电容器具有至少1μf以上的电容值以便接收低频带中的电力。

9、本技术还提供了一种整流电路，该整流电路设置有开关元件，该开关元件对从具有偶极子结构的天线单元输出的ac能量的能量进行整流，天线单元包括第一天线元件和第二天线元件，第一天线元件与工业产品金属部或人体接触并用作天线，第二天线元件包括导体，天线单元接收存在于空间中的无线电波和准静电场的电场能量，

10、其中，匹配电路设置在天线单元和开关元件之间，

11、匹配电路具有在100mhz以上的特定频率处进行匹配的低通滤波器的配置，以及

12、所述整流电路被配置为接收100mhz以下的频带和所述特定频带两者的电场能量。

技术特征：

1.一种能量收集装置，包括：

2.根据权利要求1所述的能量收集装置，所述开关元件是fet。

3.根据权利要求1所述的能量收集装置，其中，所述开关元件是二极管。

4.根据权利要求1所述的能量收集装置，其中，所述低频为约1hz至100hz。

5.根据权利要求3所述的能量收集装置，其中，所述二极管具有非常小的反电动势。

6.根据权利要求1所述的能量收集装置，其中，所述整流电路为半波整流电路、全波整流电路、倍压电路和cockcroft-walton电路中的任一种。

7.一种整流电路，设置有对从具有偶极子结构的天线单元输出的ac能量的能量进行整流的开关元件，所述天线单元包括第一天线元件和第二天线元件，所述第一天线元件与工业产品金属部或人体接触并用作天线，所述第二天线元件包括导体，所述天线单元接收存在于空间中的无线电波和准静电场的电场能量，其中

8.根据权利要求7所述的整流电路，其中，所述开关元件是fet。

9.根据权利要求7所述的整流电路，其中，所述开关元件是二极管。

10.根据权利要求9所述的整流电路，其中，所述二极管具有非常小的反电动势。

11.根据权利要求7所述的整流电路，其中，所述整流电路为半波整流电路、全波整流电路、倍压电路和cockcroft-walton电路中的任一种。

12.根据权利要求7所述的整流电路，其中，所述特定频率是电视信号的uhf频带、900mhz频带、2.4ghz频带和5ghz频带中的任一个。

技术总结
本发明提供一种能量收集装置，其增加收集的输出功率。该能量收集装置包括：具有偶极子结构的天线单元，该天线单元包括第一天线元件和第二天线元件，第一天线元件通过与工业产品金属部分或人体接触而用作天线，第二天线元件由导体制成，天线单元接收存在于空间中的无线电波和准静电场的电场能量；整流电路，设置有对从所述天线单元输出的交流电能进行整流的开关元件；以及存储电容器，用于蓄积从整流电路输出的电荷。存储电容器具有1μF以上的电容，以便接收低频带。

技术研发人员：吉野功高,户枝佑太
受保护的技术使用者：索尼半导体解决方案公司
技术研发日：
技术公布日：2024/8/16