では、RF エネルギー ハーベスティングとは何でしょうか? この記事の後半で簡単に説明しますが、エネルギー ハーベスティング技術は、IoT の利用と展望を広げ、生活を豊かにし、社会の回復力を向上させる実現技術として注目を集めています。
RF エネルギーハーベスティングとは何ですか?
無線周波数エネルギーハーベスティング (RFEH) は、電磁場 (EM) からエネルギーを取得し、それを電気領域 (つまり、電圧と電流) に取り込む方法です。次に、RF とはどのような種類のエネルギーか、RF エネルギーは再生可能かを見てみましょう。
RF とはどのような種類のエネルギーですか? RF エネルギーは再生可能でしょうか?
電磁波は 電気と磁気のエネルギーの波 電磁エネルギーは、光速で空間を移動するエネルギーです。さまざまな種類の電磁エネルギーは、電磁エネルギーのスペクトルと呼ばれます。電磁エネルギーの 1 つのタイプは、アンテナから送信される電波とマイクロ波です。これらは、無線周波数または RF エネルギー、あるいは放射線と呼ばれます。
アンテナの RF 波は、アンテナ内の電荷の動きから発生します。波長と周波数は、電磁波を説明するために使用できる 2 つの要素です。波長は、電磁波が 1 サイクルで移動する距離であり、周波数は、1 秒間に特定のポイントを通過する電磁波の数です。ほとんどの場合、RF 信号の周波数はヘルツ (Hz) で表されます。1 メガヘルツ (MHz) は、1 秒あたり 100 万回に相当します。
最高の 再生可能エネルギー エネルギー源は、無線通信システムで使用される RF 信号です。エネルギーは、振動、光、熱から発生します。次に、RF エネルギー収集の仕組みについて学習します。
RF エネルギー収集はどのように機能するのでしょうか?
RFハーベスティングとは、 RF エネルギーを電子機器に引き込む。 RF ハーベスティングは、空気中からエネルギーを引き出すことができるため、電力を得る他の方法とは異なります。
金属板の両側にダイポールアンテナ（コイル状の電線）を配置することで、RF を収集できます。これにより、反対の電荷を持つ 2 つのコイルが生成され、電流が発生します。RF 収集技術は、適切に実行すれば、プラグ、コード、バッテリーが不要になります。また、小型デバイスの電源が切れないようにするのにも役立ちます。
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RF エネルギーハーベスティング回路設計とは何ですか?
アンテナ、エネルギー変換モジュール、マッチング ネットワーク、負荷は、典型的な RF-EH 回路を構成する部品です。レクテナ システムは、整流器、RF 入力フィルタ、アンテナ、インピーダンス マッチング ネットワークで構成されていました。これで、RF エネルギー ハーベスティング回路の設計について理解できたはずです。
RF エネルギーハーベスティングアンテナとは何ですか?
パッチ アンテナ、スロット アンテナ、修正逆 F アンテナ、誘電体共振器アンテナはすべて、RF エネルギー収集に使用できる基本的なアンテナ構造です。
1. パッチアンテナ
パッチアンテナのカバーエリアは 湾曲した、壁に掛けると 30 ～ 180 度の広い範囲をカバーできます。このタイプのアンテナは通常、壁に掛けられるほど小さくて軽量です。目立たないように、通常は白または黒のプラスチックで作られています。また、プラスチックケースにより、アセンブリが損傷するのを防ぎ、組み立てが簡単になります。
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2. スロットアンテナ
スロットアンテナは、 金属導体に切り込まれた開口部 特定のサイズに。300線式伝送線または同軸ケーブルによって電力が供給されます。これらのアンテナの周波数範囲は30MHzからXNUMXGHzです。水平スロットアンテナは垂直偏波信号を提供します。一方、水平偏波の信号は垂直スロットアンテナを通過します。
3. 逆Fアンテナ
逆Fアンテナはアンテナの一種である 無線通信に使用される、主に UHF およびマイクロ波周波数で使用されます。これは、グランドプレーンと平行に走り、一端がグランドに接続された単一のアンテナで構成されています。アンテナは、接地端と他端の間の点から電力を得ます。この設計は、2 つの点で単純なモノポールよりも優れています。アンテナが短くて小さいため、モバイル デバイスのケース内に収まります。また、設計者はインピーダンスを給電回路に一致させることができるため、追加のマッチング部品を必要とせずに効率的に電力を放射できます。これで、RF エネルギー ハーベスティング アンテナについて理解できたはずです。次に、RF エネルギー ハーベスティング モジュール コンポーネントについても見ていきましょう。
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RF エネルギー ハーベスティング モジュール コンポーネントとは何ですか?
RF は無線周波数の略です。RF トランシーバー モジュールはペアでのみ動作するため、データの送受信には送信機と受信機の両方が必要です。送信機は情報を送信することしかできず、受信機は情報を受信することしかできないため、データは一方の端からもう一方の端にしか送信できません。一方の端からもう一方の端にデータを送信することはできません。送信機モジュールには 3 つのピンがあります。 Vcc、Din、およびグランド。 レシーバー モジュールには、Vcc、Dout、Linear out、Ground の 4 つのピンがあります。
エンコーダー モジュールとデコーダー モジュールは、RF モジュールの動作に必須ではありません。送信機の Din ピンをハイにすると、受信機の Dout ピンもハイになります。ただし、この方法には大きな欠点があります。送信機側ではボタンが 1 つしか使用できず、受信機側では出力が 1 つしか使用できないのです。
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RF エネルギーハーベスティングアプリケーションとは何ですか?
あらゆる無線送信装置は、RF エネルギー収集源とみなすことができます。送信機の周波数範囲と動作電力は、アプリケーションによって決まります。モバイル基地局、ラジオ放送局、テレビ放送、衛星、無線 LAN 送信機 (Wi-Fi)、モバイル デバイスは、最も一般的な電波源です。RF エネルギー収集アプリケーションは次のとおりです。
- 電池不要の電源。
- ショッピング用のRFタグ。
- スマートライトのアプリケーション。
- ZigBee テクノロジーは、スマートなホームオートメーション スイッチに使用されます。
- モノのインターネット向けアプリケーション。
- デバイスを充電する
- スマートセンサーには電力を得る方法が必要です。
- 作り方が簡単で安価です。
- 実装が簡単になります。
RF エネルギーハーベスティング IC とは何を意味しますか?
RFエネルギーハーベスティングICは内蔵型 アンビエントエネルギーマネージャー (AEM) 発電機から直流（DC）電力を取り出すことができる マイクロタービン 発電機、またはその他の高周波RF入力と同時に充電可能な要素にエネルギーを蓄え、システムに2つの独立した調整された電力を供給します。 電圧RF ハーベスターは、バッテリー寿命を延ばし、最終的には産業用監視、ホームオートメーション、輸送、スマート農業など、幅広いワイヤレス アプリケーションにおける主要なエネルギー貯蔵要素を排除することを目的としています。
電力収集を最大化するために、この IC は超低電力 RF 整流アンテナ (レクテナ) ソースとマイクロ バッテリー間の効果的なインターフェイスを提供します。公称供給電流を実現するために、エネルギー ハーベスター IC は電流不足の回路、非重複ゲート ドライブ、およびサブスレッショルド電流ソースを採用しています。その後、RF エネルギーをどのように捕捉するかについても興味が湧くはずです。
RF エネルギーをどのように捕捉しますか?
自由空間におけるRF電力回収の歴史は、マイクロ波駆動ヘリコプターシステムが開発された1950年代後半にまで遡ります。その後、電力の収集または消費は、熱電変換、振動刺激、太陽エネルギー変換、圧力勾配などのさまざまなプロセスを利用して外部環境からエネルギーを収集する戦略として定義されました。RFエネルギーは、まず エリア内のRF波を収集する 高効率で高利得のアンテナを使用してRFエネルギーを収集し、整流回路でDC電圧に変換します。レクテナは、RFエネルギーハーベスター（整流アンテナ）の別名です。RF電力収集システムの主なコンポーネントは、アンテナと、RF電力または交流（AC）を直流（DC）に変換する整流回路です。
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RF エネルギーをブロックするものは何ですか?
トンネルや地下駐車場に入ると、カーラジオや携帯電話の受信が悪くなるのを経験したことはありませんか？何がRFエネルギーをブロックし、何がRFエネルギーを容易に通過させるのでしょうか？素材の厚さや性質によっては、電波をブロックしたり妨害したりすることがあります。アルミホイルや銅などの導電性金属は、電波を反射したり吸収したりして、電波の伝送を妨害します。最適なRFシールド素材には次のようなものがあります。 ニッケルシルバー、スチール、ミューメタル、プレティンメッキスチール、導電性織物、導電性エラストマーなどです。
