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射频能量采集系统应用变革

上网日期: 2010年11月19日 ?? 我来评论 字号:放大 | 缩小 分享到:sina weibo tencent weibo tencent weibo


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关键字:射频? 能量采集? 无线?

基于射频(RF)的能量采集并不是一个新想法。我并不是指Nicolai Tesla以无线方式为照明、马达和其它更高功率的应用从高塔传输功率的尝试令人沮丧,而是因为在无线电最早出现的20世纪初,接收器完全是由RF供电的。这种接收器被称为晶体收音机。

晶 体收音机的电路简单,所用的组件也不多──只需要一条长导线天线、一个由绕线纸筒构成的调谐器线圈、一块晶体、一只电容器和一个头戴式听筒,仅此而已。把 这些组件全部组装在一块真的面包板上──这种面包板原先真的是用于切面包的一块木板。它完全不需要电池,所有的作业功率由接收到的RF讯号供应。

现在仍然能够制作出这样的收音机。只需利用一个封装的二极管, 而不必再使用无线电先驱者们被迫使用的一大块晶体(通常是方铅矿);对于有抱负的工程师而言,这是一个很好的入门计划,而且它甚至还可触及一点‘神奇’色 彩呢!(在网络上搜索‘crystal radio plans’,即可看到数千条链接;你可以从中任选一个制作方案,休可以去找一本1940年代或更早以前出版的电气或电子入门教材,其中介绍了一些制作方 案,这些书在美国许多图书馆中仍可找到。)

现在,要制作这样的收音机所面临的挑战在于不容易找到具有1,000Ω~2,000Ω高阻抗的听筒,因为时下可见的大多数头戴式听筒的阻抗为8Ω~32Ω。(如果你不知道为什么头戴式听筒需要高阻抗,请复习一下模拟电路的基础知识。)

因 此,射频能量采集不是一个新概念,但昔时的晶体收音机所实现的采集与今日系统中的采集存在着重大差异。这并不是说今天的电路更复杂,也不是指我们使用电池 或超级电容器来储存一部份所采集的能量。真正的差别是晶体收音机把所采集的能量用于接收,而今大多数的能量采集系统用采集到的能量来进行传输(但不仅限于 传感器数据,也常常存在于联网的系统中)。这显示在所采集能量的利用上出现了根本性的变化,而且,我们也可以先储存这些能量以便日后偶尔需要大量传输时使 用,这与晶体收音机接收器所需的连续工作方式不同。

值得一提的是,在制作了几个晶体收音机并仔细琢磨之后,我理解了‘封包检 测’的概念,以及电路中使用二极管和电容器实现AM解调的原理。但一直到数年以后,当我更能理解电路之后,才终于明白另一种理解封包检测功能的方式是把它 看成一款峰值检测电路,其上升/下降时间常数的合理设定是使之可撷取讯号峰值(即载波‘封包’)而对频率极高的载波没有反应。我终于彻底弄懂了。







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