تكنولوجيا حصاد الطاقة RF

هناك المزيد والمزيد من الأجهزة الإلكترونية في حياتنا اليومية، وكلها تتطلب شكلاً من أشكال إمدادات الطاقة لتعمل بشكل صحيح. ولحسن الحظ، هناك أشكال عديدة من الطاقة حولنا، والتي يمكنها تحويل طاقة الرياح، والطاقة الضوئية، والطاقة الحركية للأشياء إلى طاقة كهربائية، وحتى حصد بعض الطاقة من إرسال إشارات الراديو عالية التردد.

الأقل شيوعًا ولكنه يكتسب شعبية بسرعة هو نظام حصاد الطاقة من إشارات الترددات اللاسلكية/الميكروويف، والتي يمكن حصادها من محطات البث الإذاعي/التلفزيوني والأجهزة اللاسلكية. يمكن لنظام حصاد الطاقة هذا أن يحل محل البطاريات في التطبيقات منخفضة الطاقة مثل أجهزة استشعار إنترنت الأشياء (IoT) وعلامات تحديد الترددات الراديوية (RFID). تؤدي إعادة استخدام الطاقة إلى تقليل تكاليف التشغيل وزيادة كفاءة استخدام الطاقة في الأنظمة والمعدات الإلكترونية الموجودة.

تكنولوجيا حصاد الطاقة RF

يعد الترددات اللاسلكية مصدرًا غنيًا لتجميع الطاقة، وينبعث من مليارات أجهزة الإرسال اللاسلكية حول العالم، بما في ذلك الهواتف المحمولة، ومحطات الهاتف المحمول الأساسية، والمحطات الأساسية لنقل إشارات التلفزيون/الراديو. لذلك، أصبح هناك اتجاه لاستخدام طاقة الترددات اللاسلكية لتشغيل بعض الدوائر منخفضة الطاقة.

إن مفهوم حصاد الطاقة من الترددات اللاسلكية ليس جديدًا، والعملية بسيطة نسبيًا. تصل موجات الراديو إلى الهوائي وتسبب تغيرًا في فرق الجهد عبر طوله. يؤدي هذا الاختلاف المحتمل إلى تحرك حاملات الشحنة على طول الهوائي في محاولة لموازنة المجال، وتكون دائرة RF-DC المتكاملة قادرة على التقاط الطاقة من حركة حاملات الشحنة هذه. يتم تخزين الطاقة مؤقتًا في المكثف ثم يتم استخدامها لإنشاء فرق الجهد المطلوب عند الحمل.

يتم استقبال إشارة طاقة التردد اللاسلكي من خلال الهوائي، لذا يجب أن يكون تردد تشغيل الهوائي هو نفس تردد الإشارة المستقبلة. بعد استقبال إشارة التردد اللاسلكي من خلال الهوائي، يمكن استخدامها في كل من محولات التردد اللاسلكي DC وتطبيقات التردد اللاسلكي النقي؛ يقوم محول RF-DC بتحويل إشارة التردد اللاسلكي إلى إشارة تيار مستمر، بحيث يمكن تخزين الطاقة التي تم الحصول عليها في جهاز تخزين الطاقة؛ يمكن لجهاز تخزين الطاقة توفير الطاقة لمحولات RF-DC وأجهزة التردد اللاسلكي والتطبيقات منخفضة الطاقة.

يمكن إنشاء دائرة لإجراء تحويل RF إلى DC للنظام الفرعي بمكونات جاهزة. إن استخدام مجموعات مختلفة من الهوائيات، وملفات الشحن اللاسلكي، وPMICs (ICs لإدارة الطاقة)، ورقائق استقبال الطاقة، وأجهزة إرسال المثير، وما إلى ذلك يمكن أن يؤدي إلى إنشاء أنظمة قادرة على حصد الطاقة من الترددات اللاسلكية.

يتم استقبال إشارة طاقة التردد اللاسلكي من خلال الهوائي، لذا يجب أن يكون تردد تشغيل الهوائي هو نفس تردد الإشارة المستقبلة. بعد استقبال إشارة التردد اللاسلكي عبر الهوائي، يمكن استخدامها في كل من محولات التردد اللاسلكي DC وتطبيقات التردد اللاسلكي النقي؛ يقوم محول RF-DC بتحويل إشارة التردد اللاسلكي إلى إشارة تيار مستمر، بحيث يمكن تخزين الطاقة التي تم الحصول عليها في جهاز تخزين الطاقة؛ يمكن لجهاز تخزين الطاقة توفير الطاقة لمحولات RF-DC وأجهزة التردد اللاسلكي والتطبيقات منخفضة الطاقة.