應(yīng)用于雙頻段射頻能量獲取倍壓整流器的設(shè)計.pdf

1、本文基于微功耗無線傳感網(wǎng)絡(luò)節(jié)點中對無電池電源系統(tǒng)的要求，設(shè)計了一個可獲取環(huán)境中低能量密度的射頻能量，并將其轉(zhuǎn)化為直流電壓的雙頻段射頻整流器。主要能夠獲取環(huán)境中廣泛存在的915MHz及2.4GHz射頻能量，并根據(jù)環(huán)境中實際射頻信號的能量密度，分別設(shè)計了適用于不同頻段的整流器結(jié)構(gòu)。由于環(huán)境中射頻能量密度較低，整流器的功率轉(zhuǎn)換效率以及升壓倍數(shù)直接決定了后級電路能否正常工作以及其工作范圍，因此本文也從各個方面對整流器的性能進(jìn)行了改進(jìn)。另外，考慮

2、到實際應(yīng)用中射頻整流器與天線的匹配問題，對于射頻整流器的天線進(jìn)行了詳細(xì)的討論和研究。由于整流器的匹配網(wǎng)絡(luò)不僅涉及到天線接收到的能量能否最大限度得傳輸給整流器，而且還可實現(xiàn)一定的升壓效果，提高了整流器的轉(zhuǎn)換效率。而匹配網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計又需考慮整流器本身的輸入阻抗，從而決定了匹配網(wǎng)絡(luò)的升壓倍數(shù)，進(jìn)而影響了整流器的轉(zhuǎn)換效率，因此，將整流器與匹配網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合進(jìn)行優(yōu)化得出的性能更具有實際意義。電路基于TSMC65nm工藝，采用Cadence Spectr

3、e軟件進(jìn)行仿真，得到對于915MHz射頻能量可以在負(fù)載Rload?4M?時，-22.4dBm的輸入能量密度下，整流器的功率轉(zhuǎn)換效率（PCE）可達(dá)12.1％，且輸出電壓達(dá)到1.67V。在低至-23.15dBm的輸入能量密度下，負(fù)載Rload4M時，輸出電壓也能達(dá)到1.13V，符合后級DC/DC電路的工作條件。而對于2.4GHz射頻能量，在-15.19dBm的輸入能量密度下的最高功率轉(zhuǎn)換效率可達(dá)31.7%。在-21.37dBm的輸入能量密度