CN104659499B - 一种多频段射频能量获取系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种多频段射频能量获取系统，涉及集成电路领域，解决现有技术中射频能量获取系统只能获取单个频段的射频能量，且获取效率低的问题，该多频段射频能量获取系统包括：天线，用于获取环境中至少两种频段的射频能量，并将所述射频能量转换为对应频段的射频信号；至少两个阻抗匹配网络，分别与所述天线连接，其中每个所述阻抗匹配网络分别对一种频段的射频信号进行谐振升压；至少两个射频整流器，其中每个所述射频整流器分别与一个所述阻抗匹配网络连接，用于将升压后的射频信号转换为直流信号并输出。本发明的方案能同时获取多种频段的射频能量，提高了获取效率。

Description

一种多频段射频能量获取系统

技术领域

本发明涉及集成电路领域，特别涉及一种多频段射频能量获取系统。

背景技术

从环境中获取能量代替电池供电一直是人们研究的一个热点，射频能量由于持续稳定等特点可以被应用于RFID(Radio Frequency Identification，无线射频识别)以及WSN(Wireless Sensor Networks，无线传感器网络)网络的节点。

然而，由于射频能量的频率太高，因此很难将射频能量高效地转换为直流能量。在标准CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor，互补金属氧化物半导体)工艺中，射频整流器的效率一直很难超过50％，这意味着至少有一半的射频能量被浪费了。因此射频能量获取系统很难满足电路对功耗的要求。

而且射频能量还具有多频段的特点，传统的能量获取系统由于阻抗匹配网络的带通特性，只能获取单个频段的射频能量。例如915MHZ的射频能量获取系统只能获取915MHZ附近的射频能量，而很难获取2.4GHZ的射频能量。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种多频段射频能量获取系统，解决现有技术中射频能量获取系统只能获取单个频段的射频能量，且获取效率低的问题。

为解决上述技术问题，本发明的实施例提供一种多频段射频能量获取系统，包括：

天线，用于获取环境中至少两种频段的射频能量，并将所述射频能量转换为对应频段的射频信号；

至少两个阻抗匹配网络，分别与所述天线连接，其中每个所述阻抗匹配网络分别对一种频段的射频信号进行谐振升压；

至少两个射频整流器，其中每个所述射频整流器分别与一个所述阻抗匹配网络连接，用于将升压后的射频信号转换为直流信号并输出。

其中，所述多频段射频能量获取系统还包括：

储能电容，所述储能电容的一端分别与至少两个所述射频整流器连接，另一端接地，用于将所述射频整流器输出的直流信号进行能量存储。

其中，所述天线获取的射频能量包括915MHZ的射频能量和2.4GHZ的射频能量；

所述阻抗匹配网络包括第一阻抗匹配网络和第二阻抗匹配网络，其中所述第一阻抗匹配网络用于对915MHZ的射频信号进行谐振升压，所述第二阻抗匹配网络用于对2.4GHZ的射频信号进行谐振升压；

所述射频整流器包括第一射频整流器和第二射频整流器，其中所述第一射频整流器与所述第一阻抗匹配网络连接，用于将升压后915MHZ的射频信号转换为直流信号，所述第二射频整流器与所述第二阻抗匹配网络连接，用于将升压后的2.4GHZ的射频信号转换为直流信号。

其中，所述第一阻抗匹配网络的输入端与所述天线的输出端连接，所述第一阻抗匹配网络的输出端与所述第一射频整流器的输入端连接，所述第一射频整流器的输出端与所述储能电容连接；

所述第二阻抗匹配网络的输入端与所述天线的输出端连接，所述第二阻抗匹配网络的输出端与所述第二射频整流器的输入端连接，所述第二射频整流器的输出端与所述储能电容连接。

其中，所述第一阻抗匹配网络包括：

电容C11、C12及电感L1；

其中，所述C11的一端与所述天线的输出端连接，另一端接地；所述L1的一端与所述天线的输出端连接，另一端与所述第一射频整流器的输入端连接；所述C12的一端与所述第一射频整流器的输入端连接，另一端接地。

其中，所述第二阻抗匹配网络包括：

电容C13、C14及电感L2；

其中，所述C13的一端与所述天线的输出端连接，另一端接地；所述L2的一端与所述天线的输出端连接，另一端与所述第二射频整流器的输入端连接；所述C14的一端与所述第二射频整流器的输入端连接，另一端接地。

其中，所述第一射频整流器包括：

采样电容C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7、C8、C9、C10，N型金属氧化物半导体场效应NMOS管N1，P型金属氧化物半导体场效应PMOS管P1、P2、P3、P4、P5、P6、P7、P8、P9；

其中，所述C1的一端与所述第一射频整流器的输入端相连，另一端与所述N1的源极相连；所述C2的一端与所述第一射频整流器的输入端相连，另一端与所述P2的源极相连；所述C3的一端与所述第一射频整流器的输入端相连，另一端与所述P4的源极相连；所述C4的一端与所述第一射频整流器的输入端相连，另一端与所述P6的源极相连；所述C5的一端与所述第一射频整流器的输入端相连，另一端与所述P8的源极相连；所述C6的一端接地，另一端与所述P1的源极相连；所述C7的一端接地，另一端与所述P3的源极相连；所述C8的一端接地，另一端与所述P5的源极相连；所述C9的一端接地，另一端与所述P7的源极相连；所述C10的一端接地，另一端与所述P9的源极相连；

其中，所述N1的漏极接地，衬底和漏极相连，栅极和所述C6的一端相连；所述P1的漏极和所述C1的一端相连，衬底和源极相连，栅极接地；所述P2的栅极和所述C1的一端相连，衬底和源极相连，漏极和所述C6的一端相连；所述P3的漏极和所述C2的一端相连，衬底和源极相连，栅极和所述C6的一端相连；所述P4的栅极和所述C2的一端相连，衬底和源极相连，漏极和所述C7的一端相连；所述P5的漏极和所述C3的一端相连，衬底和源极相连，栅极和所述C7的一端相连；所述P6的栅极和所述C3的一端相连，衬底和源极相连，漏极和所述C8的一端相连；所述P7的漏极和所述C4的一端相连，衬底和源极相连，栅极和所述C8的一端相连；所述P8的栅极和所述C4的一端相连，衬底和源极相连，漏极和所述C9的一端相连；所述P9的漏极和所述C5的一端相连，衬底和源极相连，栅极和所述C9的一端相连。

其中，所述第二射频整流器包括：

采样电容C1’、C2’、C3’、C4’、C5’、C6’、C7’、C8’、C9’、C10’，NMOS管N1’，PMOS管P1’、P2’、P3’、P4’、P5’、P6’、P7’、P8’、P9’；

其中，所述C1’的一端与所述第二射频整流器的输入端相连，另一端与所述N1’的源极相连；所述C2’的一端与所述第二射频整流器的输入端相连，另一端与所述P2’的源极相连；所述C3’的一端与所述第二射频整流器的输入端相连，另一端与所述P4’的源极相连；所述C4’的一端与所述第二射频整流器的输入端相连，另一端与所述P6’的源极相连；所述C5’的一端与所述第二射频整流器的输入端相连，另一端与所述P8’的源极相连；所述C6’的一端接地，另一端与所述P1’的源极相连；所述C7’的一端接地，另一端与所述P3’的源极相连；所述C8’的一端接地，另一端与所述P5’的源极相连；所述C9’的一端接地，另一端与所述P7’的源极相连；所述C10’的一端接地，另一端与所述P9’的源极相连；

其中，所述N1’的漏极接地，衬底和漏极相连，栅极和所述C6’相连；所述P1’的漏极和所述C1’的一端相连，衬底和栅极相连，栅极接地；所述P2’的栅极和所述C1’的一端相连，衬底和栅极相连，漏极和所述C6’的一端相连；所述P3’的漏极和所述C2’的一端相连，衬底和栅极相连，栅极和所述C6’的一端相连；所述P4’的栅极和所述C2’的一端相连，衬底和栅极相连，漏极和所述C7’的一端相连；所述P5’的漏极和所述C3’的一端相连，衬底和栅极相连，栅极和所述C7’的一端相连；所述P6’的栅极和所述C3’的一端相连，衬底和栅极相连，漏极和所述C8’的一端相连；所述P7’的漏极和所述C4’的一端相连，衬底和栅极相连，栅极和所述C8’的一端相连；所述P8’的栅极和所述C4’的一端相连，衬底和栅极相连，漏极和所述C9’的一端相连；所述P9’的漏极和所述C5’的一端相连，衬底和栅极相连，栅极和所述C9’的一端相连。

本发明的上述技术方案的有益效果如下：

本发明实施例的多频段射频能量获取系统，首先通过天线获取环境中至少两种频段的射频能量，并将射频能量转换为对应频段的射频信号；然后通过至少两个阻抗匹配网络分别对每种频段的射频信号进行谐振升压；最后通过与阻抗匹配网络连接的射频整流器将升压后的射频信号转换为直流信号并输出。实现了一个系统同时获取多种频段的射频能量，且通过不同的阻抗匹配网络对不同频段的射频信号进行谐振，使射频整流器获得了更高的性能，有效提高了输出功率及获取效率。解决了以往射频能量获取系统只能获取单个频段的射频能量，输出功率小，获取效率低的问题。

附图说明

图1为本发明多频段射频能量获取系统的结构示意图；

图2为本发明多频段射频能量获取系统的第一射频整流器的结构示意图；

图3为本发明多频段射频能量获取系统的第二射频整流器的结构示意图；

图4为本发明多频段射频能量获取系统的阻抗匹配网络的谐振示意图；

图5为本发明多频段射频能量获取系统的射频整流器输出电压的示意图；

图6为本发明多频段射频能量获取系统的射频整流器转换效率的示意图；

图7为本发明多频段射频能量获取系统及单频段射频能量获取系统的充电时间示意图。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

本发明实施例的多频段射频能量获取系统，根据环境中射频能量的分布特点，能够同时获取多个频段的射频能量，有效提高了获取效率。

如图1所示，本发明实施例的多频段射频能量获取系统，包括：

天线，用于获取环境中至少两种频段的射频能量，并将所述射频能量转换为对应频段的射频信号；

至少两个阻抗匹配网络，分别与所述天线连接，其中每个所述阻抗匹配网络分别对一种频段的射频信号进行谐振升压；

至少两个射频整流器，其中每个所述射频整流器分别与一个所述阻抗匹配网络连接，用于将升压后的射频信号转换为直流信号并输出。

本发明实施例的多频段射频能量获取系统，通过天线获取环境中至少两种频段的射频能量，并转换为对应频段的射频信号后，传送给不同的阻抗匹配网络分别对每种频段的射频信号进行谐振升压，再通过不同的射频整流器分别将每种频段升压后的射频信号转换为直流信号并输出。有效提高了输出功率及获取效率，解决了现有射频能量获取系统只能获取单个频段的射频能量，输出功率小，获取效率低的问题。

其中，为了使获取到的能量得到储存，本发明实施例的多频段射频能量获取系统还可以包括：

储能电容，所述储能电容的一端分别与至少两个所述射频整流器连接，另一端接地，用于将所述射频整流器输出的直流信号进行能量存储。

具体的，所述天线获取的射频能量可以包括915MHZ的射频能量和2.4GHZ的射频能量；

所述阻抗匹配网络可以包括第一阻抗匹配网络和第二阻抗匹配网络，其中所述第一阻抗匹配网络用于对915MHZ的射频信号进行谐振升压，所述第二阻抗匹配网络用于对2.4GHZ的射频信号进行谐振升压；

所述射频整流器可以包括第一射频整流器和第二射频整流器，其中所述第一射频整流器与所述第一阻抗匹配网络连接，用于将升压后915MHZ的射频信号转换为直流信号，所述第二射频整流器与所述第二阻抗匹配网络连接，用于将升压后的2.4GHZ的射频信号转换为直流信号。

此时，本发明实施例的多频段射频能量获取系统可以同时获取915MHZ和2.4GHZ两种射频能量，解决了现有系统只能获取单个频段的射频能量的问题。且针对915MHZ和2.4GHZ这两种射频能量分别采用不同的阻抗匹配网络进行谐振升压，使得915MHZ和2.4GHZ的射频整流器获得了更高的性能，从而有效提高了输出功率和获取效率。

进一步的，所述第一阻抗匹配网络的输入端与所述天线的输出端连接，所述第一阻抗匹配网络的输出端与所述第一射频整流器的输入端连接，所述第一射频整流器的输出端与所述储能电容连接；

所述第二阻抗匹配网络的输入端与所述天线的输出端连接，所述第二阻抗匹配网络的输出端与所述第二射频整流器的输入端连接，所述第二射频整流器的输出端与所述储能电容连接。

优选的，参照图1，所述第一阻抗匹配网络可以包括：电容C11、C12及电感L1；其中，所述C11的一端与所述天线的输出端连接，另一端接地；所述L1的一端与所述天线的输出端连接，另一端与所述第一射频整流器的输入端连接；所述C12的一端与所述第一射频整流器的输入端连接，另一端接地。如上所述，第一阻抗匹配网络用于对915MHZ的射频信号进行谐振升压，并将升压后的射频信号传送给第一射频整流器。

优选的，参照图1，所述第二阻抗匹配网络可以包括：电容C13、C14及电感L2；其中，所述C13的一端与所述天线的输出端连接，另一端接地；所述L2的一端与所述天线的输出端连接，另一端与所述第二射频整流器的输入端连接；所述C14的一端与所述第二射频整流器的输入端连接，另一端接地。如上所述，第二阻抗匹配网络用于对2.4GHZ的射频信号进行谐振升压，并将升压后的射频信号传送给第二射频整流器。

其中，由于915MHZ和2.4GHZ频段的射频信号损耗不一样，因此需要在第一阻抗匹配网络和第二阻抗匹配网络中使用不同的谐振倍数。其中，2.4GHZ的频率更高，因此对2.4GHZ信号进行处理的第二阻抗匹配网络需要使用更高的谐振倍数。而915MHZ的频率较低，因此对915MHZ信号进行处理的第一阻抗匹配网络使用较低的谐振倍数即可。一种实施例，如图4所示，为了提高2.4GHZ频段的性能，在相同输入电压(915MHZ和2.4GHZ的输入input的峰值均为0.5V)的情况下，将2.4GHZ的信号谐振了5倍(2.4GHZ的输出output的峰值为2.5V)，而915MHZ的信号只谐振了4倍(915MHZ的输出output的峰值为2V)。

由于在不同的频段，器件的寄生效应对整流器性能的影响不同，因此对于915MHZ和2.4GHZ频段，需要对第一射频整流器和第二射频整流器进行不同的优化。

如图2所示，作为一种优选实现方式，对915MHZ射频信号进行处理的第一射频整流器可以包括：

采样电容C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7、C8、C9、C10，N型金属氧化物半导体场效应NMOS管N1，P型金属氧化物半导体场效应PMOS管P1、P2、P3、P4、P5、P6、P7、P8、P9；

其中，所述C1的一端与所述第一射频整流器的输入端相连，另一端与所述N1的源极相连；所述C2的一端与所述第一射频整流器的输入端相连，另一端与所述P2的源极相连；所述C3的一端与所述第一射频整流器的输入端相连，另一端与所述P4的源极相连；所述C4的一端与所述第一射频整流器的输入端相连，另一端与所述P6的源极相连；所述C5的一端与所述第一射频整流器的输入端相连，另一端与所述P8的源极相连；所述C6的一端接地，另一端与所述P1的源极相连；所述C7的一端接地，另一端与所述P3的源极相连；所述C8的一端接地，另一端与所述P5的源极相连；所述C9的一端接地，另一端与所述P7的源极相连；所述C10的一端接地，另一端与所述P9的源极相连；

其中，所述N1的漏极接地，衬底和漏极相连，栅极和所述C6的一端相连；所述P1的漏极和所述C1的一端相连，衬底和源极相连，栅极接地；所述P2的栅极和所述C1的一端相连，衬底和源极相连，漏极和所述C6的一端相连；所述P3的漏极和所述C2的一端相连，衬底和源极相连，栅极和所述C6的一端相连；所述P4的栅极和所述C2的一端相连，衬底和源极相连，漏极和所述C7的一端相连；所述P5的漏极和所述C3的一端相连，衬底和源极相连，栅极和所述C7的一端相连；所述P6的栅极和所述C3的一端相连，衬底和源极相连，漏极和所述C8的一端相连；所述P7的漏极和所述C4的一端相连，衬底和源极相连，栅极和所述C8的一端相连；所述P8的栅极和所述C4的一端相连，衬底和源极相连，漏极和所述C9的一端相连；所述P9的漏极和所述C5的一端相连，衬底和源极相连，栅极和所述C9的一端相连。

如图3所示，为了减小器件寄生效应的损耗，作为一种优选实现方式，对2.4GHZ射频信号进行处理的第二射频整流器可以包括：

采样电容C1’、C2’、C3’、C4’、C5’、C6’、C7’、C8’、C9’、C10’，NMOS管N1’，PMOS管P1’、P2’、P3’、P4’、P5’、P6’、P7’、P8’、P9’；

其中，所述C1’的一端与所述第二射频整流器的输入端相连，另一端与所述N1’的源极相连；所述C2’的一端与所述第二射频整流器的输入端相连，另一端与所述P2’的源极相连；所述C3’的一端与所述第二射频整流器的输入端相连，另一端与所述P4’的源极相连；所述C4’的一端与所述第二射频整流器的输入端相连，另一端与所述P6’的源极相连；所述C5’的一端与所述第二射频整流器的输入端相连，另一端与所述P8’的源极相连；所述C6’的一端接地，另一端与所述P1’的源极相连；所述C7’的一端接地，另一端与所述P3’的源极相连；所述C8’的一端接地，另一端与所述P5’的源极相连；所述C9’的一端接地，另一端与所述P7’的源极相连；所述C10’的一端接地，另一端与所述P9’的源极相连；

其中，所述N1’的漏极接地，衬底和漏极相连，栅极和所述C6’相连；所述P1’的漏极和所述C1’的一端相连，衬底和栅极相连，栅极接地；所述P2’的栅极和所述C1’的一端相连，衬底和栅极相连，漏极和所述C6’的一端相连；所述P3’的漏极和所述C2’的一端相连，衬底和栅极相连，栅极和所述C6’的一端相连；所述P4’的栅极和所述C2’的一端相连，衬底和栅极相连，漏极和所述C7’的一端相连；所述P5’的漏极和所述C3’的一端相连，衬底和栅极相连，栅极和所述C7’的一端相连；所述P6’的栅极和所述C3’的一端相连，衬底和栅极相连，漏极和所述C8’的一端相连；所述P7’的漏极和所述C4’的一端相连，衬底和栅极相连，栅极和所述C8’的一端相连；所述P8’的栅极和所述C4’的一端相连，衬底和栅极相连，漏极和所述C9’的一端相连；所述P9’的漏极和所述C5’的一端相连，衬底和栅极相连，栅极和所述C9’的一端相连。

此时，由于在高频下，寄生效应带来的损耗会大大增加，因此第二射频整流器通过将PMOS管的衬底和栅极相连，使得源极和衬底之间形成弱正偏来降低PMOS管的阀值电压，从而增加补偿电压，使得在高频的时候获得更快的速度，减小了器件寄生效应的损耗。

通过实验数据可知，本发明实施例的射频整流器，大大提高了系统的输出功率和转换效率。其中，如图5所示，为不同输入功率P_in下，第一射频整流器(图示915M)和第二射频整流器(图示2.4G)的输出电压V_out。从图5中可以看出，在-20dBm的输入功率下，第一射频整流器和第二射频整流器均可以输出1V以上的电压，有效提高了输出功率，且满足了大多数的应用需求。

其中，如图6所示，为不同输入功率P_in下，第一射频整流器(图示915M)和第二射频整流器(图示2.4G)的功率转换效率Efficiency。从图6中可以看出，第一射频整流器的最大功率转换效率接近25％，而第二射频整流器的最大功率转换效率接近20％，对于射频整流器来说，这已经是非常高的转换效率。因此，本发明实施例的射频整流器有效提高了转换效率。

另外，如图7所示，为不同输入功率P_in下，915MHZ的单频段射频能量获取系统(图示915M)、2.4GHZ的单频段射频能量获取系统(图示2.4G)及本发明实施例的多频段射频能量获取系统(图示双频段)的充电时间，其中，充电负载是1MΩ的电阻，负载电容是1μF。从图7中的仿真结果可以发现，本发明实施例的多频段射频能量获取系统相对单频段射频能量获取系统的充电时间减少了近一半，大大提高了射频能量获取系统的驱动能力。

下面对本发明的具体实施例举例说明如下：

如图1-3所示，本发明实施例的多频段射频能量获取系统包括：天线、第一阻抗匹配网络、第一射频整流器、第二阻抗匹配网络、第二射频整流器及储能电容。其中，第一阻抗匹配网络的输入端与天线的输出端连接，第一阻抗匹配网络的输出端与第一射频整流器的输入端连接，第一射频整流器的输出端与储能电容连接；第二阻抗匹配网络的输入端与天线的输出端连接，第二阻抗匹配网络的输出端与第二射频整流器的输入端连接，第二射频整流器的输出端与储能电容连接；储能电容的一端与射频整流器连接，另一端接地。

第一阻抗匹配网络包括电容C11、C12及电感L1，其中C11的一端与天线的输出端连接，另一端接地；L1的一端与天线的输出端连接，另一端与第一射频整流器的输入端连接；C12的一端与第一射频整流器的输入端连接，另一端接地。第二阻抗匹配网络包括电容C13、C14及电感L2，其中C13的一端与所述天线的输出端连接，另一端接地；L2的一端与天线的输出端连接，另一端与第二射频整流器的输入端连接；C14的一端与第二射频整流器的输入端连接，另一端接地。

第一射频整流器包括：采样电容C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7、C8、C9、C10，NMOS管N1，PMOS管P1、P2、P3、P4、P5、P6、P7、P8、P9；其中C1的一端与第一射频整流器的输入端相连，另一端与N1的源极相连；C2的一端与第一射频整流器的输入端相连，另一端与P2的源极相连；C3的一端与第一射频整流器的输入端相连，另一端与P4的源极相连；C4的一端与第一射频整流器的输入端相连，另一端与P6的源极相连；C5的一端与第一射频整流器的输入端相连，另一端与P8的源极相连；C6的一端接地，另一端与P1的源极相连；C7的一端接地，另一端与P3的源极相连；C8的一端接地，另一端与P5的源极相连；C9的一端接地，另一端与P7的源极相连；C10的一端接地，另一端与P9的源极相连；其中N1的漏极接地，衬底和漏极相连，栅极和C6的一端相连；P1的漏极和C1的一端相连，衬底和源极相连，栅极接地；P2的栅极和C1的一端相连，衬底和源极相连，漏极和C6的一端相连；P3的漏极和C2的一端相连，衬底和源极相连，栅极和C6的一端相连；P4的栅极和C2的一端相连，衬底和源极相连，漏极和C7的一端相连；P5的漏极和C3的一端相连，衬底和源极相连，栅极和C7的一端相连；P6的栅极和C3的一端相连，衬底和源极相连，漏极和C8的一端相连；P7的漏极和C4的一端相连，衬底和源极相连，栅极和C8的一端相连；P8的栅极和C4的一端相连，衬底和源极相连，漏极和C9的一端相连；P9的漏极和C5的一端相连，衬底和源极相连，栅极和C9的一端相连。

第二射频整流器包括：采样电容C1’、C2’、C3’、C4’、C5’、C6’、C7’、C8’、C9’、C10’，NMOS管N1’，PMOS管P1’、P2’、P3’、P4’、P5’、P6’、P7’、P8’、P9’；其中C1’的一端与第二射频整流器的输入端相连，另一端与N1’的源极相连；C2’的一端与第二射频整流器的输入端相连，另一端与P2’的源极相连；C3’的一端与第二射频整流器的输入端相连，另一端与P4’的源极相连；C4’的一端与第二射频整流器的输入端相连，另一端与P6’的源极相连；C5’的一端与第二射频整流器的输入端相连，另一端与P8’的源极相连；C6’的一端接地，另一端与P1’的源极相连；C7’的一端接地，另一端与P3’的源极相连；C8’的一端接地，另一端与P5’的源极相连；C9’的一端接地，另一端与P7’的源极相连；C10’的一端接地，另一端与P9’的源极相连；其中N1’的漏极接地，衬底和漏极相连，栅极和C6’相连；P1’的漏极和C1’的一端相连，衬底和栅极相连，栅极接地；P2’的栅极和C1’的一端相连，衬底和栅极相连，漏极和C6’的一端相连；P3’的漏极和C2’的一端相连，衬底和栅极相连，栅极和C6’的一端相连；P4’的栅极和C2’的一端相连，衬底和栅极相连，漏极和C7’的一端相连；P5’的漏极和C3’的一端相连，衬底和栅极相连，栅极和C7’的一端相连；P6’的栅极和C3’的一端相连，衬底和栅极相连，漏极和C8’的一端相连；P7’的漏极和C4’的一端相连，衬底和栅极相连，栅极和C8’的一端相连；P8’的栅极和C4’的一端相连，衬底和栅极相连，漏极和C9’的一端相连；P9’的漏极和C5’的一端相连，衬底和栅极相连，栅极和C9’的一端相连。

其中，天线用于获取环境中915MHZ和2.4GHZ的射频能量，并将获取的射频能量转换成对应频段的射频信号；第一阻抗匹配网络用于将915MHZ的射频信号进行谐振升压后，传送给第一射频整流器，由第一射频整流器将升压后的915MHZ的射频信号转换成直流信号并输出给储能电容；第二阻抗匹配网络用于将2.4GHZ的射频信号进行谐振升压后，传送给第二射频整流器，由第二射频整流器将升压后的2.4GHZ的射频信号转换成直流信号并输出给储能电容。

本发明实施例的多频段射频能量获取系统，通过使用两个阻抗匹配网络，将两个频段的射频能量谐振输出给两个射频整流器，可以同时获取两个频段的射频能量，有效提高了系统的输出功率、转换效率及驱动能力。解决了现有射频能量获取系统只能获取单个频段的能量，且获取效率低的问题。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种多频段射频能量获取系统，其特征在于，包括：

天线，用于获取环境中至少两种频段的射频能量，并将所述射频能量转换为对应频段的射频信号；

至少两个阻抗匹配网络，分别与所述天线连接，其中每个所述阻抗匹配网络分别对一种频段的射频信号进行谐振升压；

至少两个射频整流器，其中每个所述射频整流器分别与一个所述阻抗匹配网络连接，用于将升压后的射频信号转换为直流信号并输出；

所述多频段射频能量获取系统还包括：

储能电容，所述储能电容的一端分别与至少两个所述射频整流器连接，另一端接地，用于将所述射频整流器输出的直流信号进行能量存储；

所述天线获取的射频能量包括915MHZ的射频能量和2.4GHZ的射频能量；

所述阻抗匹配网络包括第一阻抗匹配网络和第二阻抗匹配网络，其中所述第一阻抗匹配网络用于对915MHZ的射频信号进行谐振升压，所述第二阻抗匹配网络用于对2.4GHZ的射频信号进行谐振升压；

所述射频整流器包括第一射频整流器和第二射频整流器，其中所述第一射频整流器与所述第一阻抗匹配网络连接，用于将升压后915MHZ的射频信号转换为直流信号，所述第二射频整流器与所述第二阻抗匹配网络连接，用于将升压后的2.4GHZ的射频信号转换为直流信号。

2.根据权利要求1所述的多频段射频能量获取系统，其特征在于，所述第一阻抗匹配网络的输入端与所述天线的输出端连接，所述第一阻抗匹配网络的输出端与所述第一射频整流器的输入端连接，所述第一射频整流器的输出端与所述储能电容连接；

所述第二阻抗匹配网络的输入端与所述天线的输出端连接，所述第二阻抗匹配网络的输出端与所述第二射频整流器的输入端连接，所述第二射频整流器的输出端与所述储能电容连接。

3.根据权利要求1所述的多频段射频能量获取系统，其特征在于，所述第一阻抗匹配网络包括：

电容C11、C12及电感L1；

其中，所述C11的一端与所述天线的输出端连接，另一端接地；所述L1的一端与所述天线的输出端连接，另一端与所述第一射频整流器的输入端连接；所述C12的一端与所述第一射频整流器的输入端连接，另一端接地。

4.根据权利要求1所述的多频段射频能量获取系统，其特征在于，所述第二阻抗匹配网络包括：

电容C13、C14及电感L2；

其中，所述C13的一端与所述天线的输出端连接，另一端接地；所述L2的一端与所述天线的输出端连接，另一端与所述第二射频整流器的输入端连接；所述C14的一端与所述第二射频整流器的输入端连接，另一端接地。

5.根据权利要求1所述的多频段射频能量获取系统，其特征在于，所述第一射频整流器包括：

采样电容C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7、C8、C9、C10，N型金属氧化物半导体场效应NMOS管N1，P型金属氧化物半导体场效应PMOS管P1、P2、P3、P4、P5、P6、P7、P8、P9；

其中，所述C1的一端与所述第一射频整流器的输入端相连，另一端与所述N1的源极相连；所述C2的一端与所述第一射频整流器的输入端相连，另一端与所述P2的源极相连；所述C3的一端与所述第一射频整流器的输入端相连，另一端与所述P4的源极相连；所述C4的一端与所述第一射频整流器的输入端相连，另一端与所述P6的源极相连；所述C5的一端与所述第一射频整流器的输入端相连，另一端与所述P8的源极相连；所述C6的一端接地，另一端与所述P1的源极相连；所述C7的一端接地，另一端与所述P3的源极相连；所述C8的一端接地，另一端与所述P5的源极相连；所述C9的一端接地，另一端与所述P7的源极相连；所述C10的一端接地，另一端与所述P9的源极相连；

其中，所述N1的漏极接地，衬底和漏极相连，栅极和所述C6的一端相连；所述P1的漏极和所述C1的一端相连，衬底和源极相连，栅极接地；所述P2的栅极和所述C1的一端相连，衬底和源极相连，漏极和所述C6的一端相连；所述P3的漏极和所述C2的一端相连，衬底和源极相连，栅极和所述C6的一端相连；所述P4的栅极和所述C2的一端相连，衬底和源极相连，漏极和所述C7的一端相连；所述P5的漏极和所述C3的一端相连，衬底和源极相连，栅极和所述C7的一端相连；所述P6的栅极和所述C3的一端相连，衬底和源极相连，漏极和所述C8的一端相连；所述P7的漏极和所述C4的一端相连，衬底和源极相连，栅极和所述C8的一端相连；所述P8的栅极和所述C4的一端相连，衬底和源极相连，漏极和所述C9的一端相连；所述P9的漏极和所述C5的一端相连，衬底和源极相连，栅极和所述C9的一端相连。

6.根据权利要求1所述的多频段射频能量获取系统，其特征在于，所述第二射频整流器包括：

采样电容C1’、C2’、C3’、C4’、C5’、C6’、C7’、C8’、C9’、C10’，NMOS管N1’，PMOS管P1’、P2’、P3’、P4’、P5’、P6’、P7’、P8’、P9’；

其中，所述C1’的一端与所述第二射频整流器的输入端相连，另一端与所述N1’的源极相连；所述C2’的一端与所述第二射频整流器的输入端相连，另一端与所述P2’的源极相连；所述C3’的一端与所述第二射频整流器的输入端相连，另一端与所述P4’的源极相连；所述C4’的一端与所述第二射频整流器的输入端相连，另一端与所述P6’的源极相连；所述C5’的一端与所述第二射频整流器的输入端相连，另一端与所述P8’的源极相连；所述C6’的一端接地，另一端与所述P1’的源极相连；所述C7’的一端接地，另一端与所述P3’的源极相连；所述C8’的一端接地，另一端与所述P5’的源极相连；所述C9’的一端接地，另一端与所述P7’的源极相连；所述C10’的一端接地，另一端与所述P9’的源极相连；

其中，所述N1’的漏极接地，衬底和漏极相连，栅极和所述C6’相连；所述P1’的漏极和所述C1’的一端相连，衬底和栅极相连，栅极接地；所述P2’的栅极和所述C1’的一端相连，衬底和栅极相连，漏极和所述C6’的一端相连；所述P3’的漏极和所述C2’的一端相连，衬底和栅极相连，栅极和所述C6’的一端相连；所述P4’的栅极和所述C2’的一端相连，衬底和栅极相连，漏极和所述C7’的一端相连；所述P5’的漏极和所述C3’的一端相连，衬底和栅极相连，栅极和所述C7’的一端相连；所述P6’的栅极和所述C3’的一端相连，衬底和栅极相连，漏极和所述C8’的一端相连；所述P7’的漏极和所述C4’的一端相连，衬底和栅极相连，栅极和所述C8’的一端相连；所述P8’的栅极和所述C4’的一端相连，衬底和栅极相连，漏极和所述C9’的一端相连；所述P9’的漏极和所述C5’的一端相连，衬底和栅极相连，栅极和所述C9’的一端相连。