一種雙頻段射頻能量獲取系統(tǒng).pdf

1、能量獲取電路在代替電池作為電源供電方面具有廣泛的應(yīng)用前景。如何高效地獲取環(huán)境中的能量已經(jīng)成為人們研究的一個熱點(diǎn)。能量獲取電路可以應(yīng)用于無線傳感器節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)（WSN）中，提高其使用壽命，降低制造成本。同時，能量獲取電路還可以應(yīng)用于可穿戴設(shè)備中，提高可穿戴設(shè)備的續(xù)航以及使用壽命。射頻（RF）能量由于具有分布范圍廣泛，穩(wěn)定的特點(diǎn)，已經(jīng)被用于射頻識別（RFID）芯片中。相對于其它形式的能量獲取，RF能量獲取是一個難點(diǎn)。
　　本文根據(jù)環(huán)境中射

2、頻能量的分布特點(diǎn)，設(shè)計了一個雙頻段能量獲取系統(tǒng)。該能量獲取系統(tǒng)可以獲取環(huán)境中900MHz頻段和2.4GHz頻段的射頻能量，并將其轉(zhuǎn)換為可用的直流電壓給后級電路供電。相對于以往的單一頻段的RF能量獲取，該雙頻段能量獲取可以增加獲得的輸入功率，提高了RF能量的利用效率。本文還詳細(xì)地介紹了傳統(tǒng)的閾值自補(bǔ)償整流器的結(jié)構(gòu)以及優(yōu)缺點(diǎn)。在傳統(tǒng)的閾值自補(bǔ)償整流器的基礎(chǔ)之上，本文將利用PMOS（P型場效應(yīng)晶體管）源極和襯底之間的微弱正偏去降低晶體管的閾值

3、電壓，通過將閾值自補(bǔ)償結(jié)構(gòu)和襯底偏置效應(yīng)結(jié)合起來，整個 RF-DC（射頻—直流轉(zhuǎn)換）電路在低輸入功率下的性能得到了極大的提升。為了進(jìn)一步研究如何設(shè)計RF-DC電路的參數(shù)，本文還分別研究了晶體管的寬長比，整流器的級數(shù)，補(bǔ)償階數(shù)，以及阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)的增益對整個RF-DC電路性能的影響。并且給出了粗略估算射頻整流器輸出電壓的表達(dá)式。同時根據(jù)各個頻段的帶寬的特點(diǎn)，對雙頻段的RF-DC電路的性能進(jìn)行了單獨(dú)的優(yōu)化。
　　為了降低整個RF能量獲取

4、在充電階段的功耗，本文使用無電阻結(jié)構(gòu)的帶隙基準(zhǔn)源以及偏置電流源，這大大降低了整體的功耗以及芯片的面積以及充電階段整個電路的功耗。同時本文還提出了一種新型的電壓檢測電路，該電壓檢測電路在充電階段只有一個低功耗比較器消耗能量，使用這個低功耗比較器檢測電壓的上升，而另一個高速比較器只有在電壓的下降階段才正常工作，通過使用低功耗的基準(zhǔn)電路，偏置電路，電壓檢測電路，該 RF能量獲取在充電階段的功耗降低到了97nA。為了提高芯片的集成度，本文還使用