CN103227498B - 一种环境电磁波能量采集器及应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种环境电磁波能量采集器，包括电磁波频谱检测电路和天线模块，所述天线模块连接有射频匹配模块，射频匹配模块连接有能量转换模块，能量转换模块连接有电荷泵模块，所述电荷泵模块上设有充电电路。通过从空间环境中捕捉电磁波并通过升压电路最终给手持移动终端充电。本发明的有益效果为：能够利用充斥在空间环境里的电磁波为手持移动终端提供电能，收集到的电能比较少时能为手持移动终端的睡眠模式供电，电能较多时可以为锂电池充电以及并入电源网络为电路供电，这样不仅方便了日常生活，还是一种节能方案。

Description

一种环境电磁波能量采集器及应用

技术领域

本发明涉及移动充电设备技术领域，尤其涉及一种环境电磁波能量采集器及应用。

背景技术

随着社会的不断进步与科学技术的不断发展，现在人们越来越关心我们赖以生存的地球，世界上大多数国家也充分认识到了环境对我们人类发展的重要性。各国都在采取积极有效的措施改善环境，减速污染。这其中最为重要也是最为紧迫的问题就是能源问题，而能源也已经成为了制约世界经济发展的关键问题之一。解决能源问题的根本办法是开发利用环保型的新型可再生能源。在我们生活的环境中存在着各种各样的能源，常用的环境能源有太阳能、振动能、风能、温差热能等，但这些能源往往各有优缺点，有的受到气候条件限制而无法持续稳定地供能。空间环境中广播电视塔、无线通讯设备、移动基站等几乎全天候辐射电磁波，因此环境电磁波能源有较好的空间分布性和稳定来源。利用空间中的环境电磁波能为手持移动终端提供电能。

发明内容

本发明的目的是提供一种环境电磁波能量采集器及应用，为手持移动终端提供了一种收集环境电磁波转换为电能的技术，能够为手持移动终端提供电能。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现：

一种环境电磁波能量采集器，包括电磁波频谱检测电路和天线模块，所述天线模块连接有射频匹配模块，射频匹配模块连接有能量转换模块，能量转换模块连接有电荷泵模块，所述电荷泵模块上设有充电电路。

优选的，所述电磁波频谱检测电路为频谱特性测试仪。

进一步的，所述射频匹配模块包括升压电路，所述升压电路连接有LC调谐回路。所述能量转换模块包括与LC调谐回路耦合的线圈L，所述线圈L连接有倍压整流电路。

以上环境电磁波能量采集器的操作方法，括以下步骤：

步骤一：通过电磁波频谱检测电路测量空间环境中电磁波的分布情况，挑选出其中空间辐射场强较大的波段；

步骤二：根据所挑选出的波段，选择合适长度的天线。

步骤三：天线将接收的信号转变为输出电压，输出电压依次经过调谐回路和倍压整流电路得到较高的谐振电压。

步骤四：用电荷泵将所得的谐振电压能量贮存，然后将谐振电压提升过后再把能量通过充电电路提供给可充电载体，或通过充电电路并入电源网络为相关电路提供电能。

优选的，所述天线为普通天线或L形天线，所述普通天线的长度为需要接收的电磁波波段长度的四分之一。

本发明的有益效果为：能够利用充斥在空间环境里的电磁波为手持移动终端提供电能，收集到的电能比较少时能为手持移动终端的睡眠模式供电，电能较多时可以为锂电池充电以及并入电源网络为电路供电，这样不仅方便了日常生活，还是一种节能方案。

附图说明

下面根据附图对本发明作进一步详细说明。

图1是本发明实施例所述环境电磁波能量采集器的结构框图；

图2是本发明实施例所述电磁波频谱检测电路检测的环境电磁波频谱能量图；

图3是本发明实施例所述电磁波频谱检测电路检测的AM频段频谱能量图；

图4是本发明实施例所述升压电路的电路图之一；

图5是本发明实施例所述升压电路的电路图之二；

图6是本发明实施例所述充电电路的电路图。

图中：

1、天线模块；2、射频匹配模块；3、能量转换模块；4、电荷泵模块；5、手持移动终端；6、电源网络。

具体实施方式

如图1-6所示，本发明实施例所述的一种环境电磁波能量采集器，包括电磁波频谱检测电路和天线模块1，所述天线模块1连接有射频匹配模块2，射频匹配模块2连接有能量转换模块3，能量转换模块3连接有电荷泵模块4，所述电荷泵模块4上设有充电电路。所述电磁波频谱检测电路为频谱特性测试仪。所述射频匹配模块2包括升压电路，所述升压电路连接有LC调谐回路。所述能量转换模块3包括与LC调谐回路耦合的线圈L，所述线圈L连接有倍压整流电路。

所述的环境电磁波能量采集器的操作方法，包括以下步骤：

步骤一：通过电磁波频谱检测电路测量空间环境中电磁波的分布情况，挑选出其中空间辐射场强较大的波段；

步骤二：根据所挑选出的波段，选择合适长度的天线；

步骤三：天线将接收的信号转变为输出电压，输出电压依次经过调谐回路和倍压整流电路得到较高的谐振电压；

步骤四：用电荷泵将所得的谐振电压能量贮存，然后将谐振电压提升过后再把能量通过充电电路提供给可充电载体，或通过充电电路并入电源网络为相关电路提供电能。

所述天线为普通天线或L形天线，所述普通天线的长度为需要接收的电磁波波段长度的四分之一。

本发明提供的环境电磁波能量采集器。该能量采集器主要由以下模块组成：天线模块1，射频匹配模块2，能量转换模块3，电荷泵模块4和最终的充电客体。具体实施例如下：

能量收集第一步就是分析空间中电磁波分布情况，选择其中空间辐射场强较大的波段进行接收，从而提取较大的稳定能量。以所处环境为例用频谱特性测试仪测试了天线架设处环境电磁波频谱能量分布图，如图2所示。图中会反映出有几个峰值点。对功率较大的AM频段进一步测试，如图3所示，可选取能量最大的频段为能量获取信号源，如810kHz的AM电波。再根据所选波段选择天线，天线长度应为所需吸收的电磁波的波长的1/4长度。拟收集的810kHz的AM电波波长为370m，为达到最佳接收长度天线需92.5m，实现困难。所以我们选择接地的L型天线，长度10m，距地2m，在天线后加入可调电感将天线调谐到最佳接收频率，得到最大输出功率，最大输出功率可达85                                               。天线能接收的电能在 量级，为了能利用接收到的能量，必须对电压进行放大，通过二倍压电路（图4）为电压升压。在二倍压电路中从天线输入的电台信号加到LC调谐回路，通过调节可变电容C，使调谐回路对所接收到的信号谐振，也就是通过射频匹配模块使得信号的传输功率提高。然后再耦合给L2，在L2的两端得到较高的谐振电压。经过D1、D2、C2、C3组成的倍压整流电路整流提升电压后再通过充电电路给锂电池充电。也可以使用五倍压电路（图5）为电流升压，由于从天线输入的信号较弱，所以用多倍压电路将电压放大到高于锂电池的输入电压，使它能有效给锂电池充电。不必担心电压高了会损坏锂电池，因为电压虽高电流却很小，不会导致电池损坏。整流放大过的电流还可以并入电源网络为手持移动终端的电路提供电能。当收集到的电能较少时可以选择为部分电路供电，收集到的电能较多时，在满足部分电路电能需求的同时还能为其它电路提供电能。

本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种环境电磁波能量采集器，其特征在于：包括与天线连接的可变电容C的一端和线圈T1的一次侧的一端，所述线圈T1的一次侧与所述可变电容C并联，所述线圈T1的一次侧的另一端与所述可变电容C的另一端均接地，所述线圈T1的二次侧串联有倍压整流电路，所述倍压整流电路包括与线圈T1的二次侧的一端相连接的电容C1的一端，所述电容C1的另一端连接有相互并联的二极管D1的阴极、二极管D2的阳极和电容C3的一端，所述二极管D1的阳极与线圈T1的二次侧的另一端相连接，所述二极管D2的阴极连接有相互并联的二极管D3的阳极、电容C4的一端和电容C2的一端，所述电容C2的另一端与二极管D1的阳极相连接，所述二极管D3的阴极与电容C3的另一端连接，二极管D3的阴极还连接有相互并联的二极管D4的阳极和电容C5的一端，二极管D4的阴极连接电容C4的另一端和二极管D5的阳极，电容C5的另一端和二极管D5的阴极、电容C的一端连接，电容C的另一端连接线圈T1的二次侧的另一端，所述二极管D5的阴极和电容C的一端还连接有电源的阳极，所述二极管D1的阳极、线圈T1的二次侧的另一端、电容C2的另一端以及电容C的另一端还均与所述电源的阴极相连接。

2.根据权利要求1所述的环境电磁波能量采集器，其特征在于：还包括电磁波频谱检测电路，所述电磁波频谱检测电路为频谱特性测试仪。