CN204858754U - 一种电磁波电能转换装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种电磁波电能转换装置，包括天线系统和能量收集系统，天线系统为多组，每组天线系统分别包括G5RV高频全波段天线和接收机，能量收集系统包括CMOS整流器、PWM电路、电流相加器和倍压电路，其中CMOS整流器的个数与天线系统的组数一致并且该CMOS整流器分别通过线路与天线系统相连，CMOS整流器的另一端通过线路依次与PWM电路、电流相加器和倍压电路相连。本实用新型与现有技术相比具有以下优点：（1）覆盖波段广，方便简单易操作，能量转换率较高；（2）适用性广，不仅在电磁波密度较大的地方能够使用，而且在电磁波密度较小的地方也能够使用。
Description
技术领域
本实用新型属于能量转换装置技术领域，具体涉及一种电磁波电能转换装置。
背景技术
随着社会的发展和进步，人类对能源的依赖性越来越高，面对常规能源日益减少的现状，寻找和开发新能源是目前研究的新课题。大气中的电磁波无处不在，尽管密度很小，但是其基数特别大，其利用价值也不言而喻。日常生活中，人们将电磁波转换为电能的方法主要从以下几方面着手：一、先利用天线对电磁波进行吸收，其吸收方式分别两种：（1）大面积拦截后吸收电磁波，如用抛物面天线的反射收集；（2）使用电磁波的凝集技术完成对电磁波的收集。二、利用电容器完成对电磁波的收集。以上两种方法虽然都存在一定的科学性，但是效率不高，有时会出现收集不到电能的情况，如在大面积拦截收集电磁波中，收集的能量与拦截面积有关，拦截面积越大，收集的能量越多，但是在现实中不可能实现很大面积的抛物面天线。而空间凝集技术需要对电磁波的特性进行分析，给出一个空间影响范围，这一点显然影响了电磁波的空间分布。因此，设计一种在远离基站等电磁波强度不大的地方仍然能够收集电磁波并转换为电能的电磁波电能转换装置显得尤为重要。
发明内容
本实用新型解决的技术问题是提供了一种结构简单、覆盖波段广且转换效率高的电磁波电能转换装置。
本实用新型为解决上述技术问题采用如下技术方案，一种电磁波电能转换装置，其特征在于包括天线系统和能量收集系统，天线系统为多组，每组天线系统分别包括G5RV高频全波段天线和接收机，能量收集系统包括CMOS整流器、PWM电路、电流相加器和倍压电路，其中CMOS整流器的个数与天线系统的组数一致并且该CMOS整流器分别通过线路与天线系统相连，CMOS整流器的另一端通过线路依次与PWM电路、电流相加器和倍压电路相连。
本实用新型与现有技术相比具有以下优点：（1）覆盖波段广，方便简单易操作，能量转换率较高；（2）适用性广，不仅在电磁波密度较大的地方能够使用，而且在电磁波密度较小的地方也能够使用。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图，图2是本实用新型中CMOS整流器的电路图，图3是本实用新型中倍压电路的线路图。
具体实施方式
结合附图详细描述本实用新型的具体内容。如图1所示，一种电磁波电能转换装置，包括天线系统和能量收集系统，天线系统为多组，每组天线系统分别包括G5RV高频全波段天线和接收机，能量收集系统包括CMOS整流器、PWM电路、电流相加器和倍压电路，其中CMOS整流器的个数与天线系统的组数一致并且该CMOS整流器分别通过线路与天线系统相连，CMOS整流器的另一端通过线路依次与PWM电路、电流相加器和倍压电路相连。
本实用新型所述的全波段天线是G5RV高频全波段接收天线，用于对大气中的电磁波吸收，接收机将其转换为高频电流，经过PWM电路变为50Hz的交流电，CMOS整流器把交流电转换为直流电，电路相加器对其进行相加，然后通过倍压电路对其倍压输出。CMOS整流器由一个n型MOS管nM1，一个p型MOS管pM1，两个相应的偏置电路U1、U2和两个电容C1、C2构成。Vin为交流超高频正弦信号，当输入交流电压Vin为负半周的时候，p型MOS管pM1截止，n型MOS管nM1导通，电流I1给电容C1充电。经过多个交流信号的周期后，C1两端的电压差就稳定在半个输入信号Vin的峰峰值；当输入交流电压Vin为正半周的时候，n型MOS管nM1截止，p型MOS管pM1导通，电流I2给电容C2充电，输出直流电压Vb。因为电容充电需要一个过程，所以输出Vb需要经过交流信号的多个周期后才能稳定。在稳定而且负载较小，Va接地的情况下，因为C1上已经充满了半个输入信号Vin的峰峰值，相当于Vin被抬高了，所以输出电压Vb等于输入信号Vin的峰峰值。该整流单元的输出电压比桥式整流电路的输出电压要高一倍，而且把后一个单元的Va和前一个单元的Vb连接起来可以构成N级整流倍压电路。
本实用新型的工作原理是：首先全波段天线感知大气中的电磁波并将其变换为传输线上的导行波，接收机把导行波转换为高频电流，高频电流通过PWM电路（发生50Hz的正弦波信号控制H桥开关频率）变成了50Hz的交流电，再经过CMOS整流器，整流后，出来的是直流电，电流相加器把电流汇集起来，最后进行倍压输出。当电压U0极性为上正下负时，二极管D2、D4、D6、D8导通，D1、D3、D5、D7截止；电容C1-C8起到通交流阻直流、通高频阻低频的作用。每经过一个二极管电压就增加一倍，每两倍为一阶，最后输出电压为原来的8倍。当电压U0极性为上正下负时，二极管D2、D4、D6、D8截止，D1、D3、D5、D7导通；电容C1-C8起到通交流阻直流、通高频阻低频的作用。每经过一个二极管电压就增加一倍，每两倍为一阶，最后输出电压为原来的8倍。
以上显示和描述了本实用新型的基本原理，主要特征和优点，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型的范围。
Claims (1)
1.一种电磁波电能转换装置，其特征在于包括天线系统和能量收集系统，天线系统为多组，每组天线系统分别包括G5RV高频全波段天线和接收机，能量收集系统包括CMOS整流器、PWM电路、电流相加器和倍压电路，其中CMOS整流器的个数与天线系统的组数一致并且该CMOS整流器分别通过线路与天线系统相连，CMOS整流器的另一端通过线路依次与PWM电路、电流相加器和倍压电路相连。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| WO2020200763A1 (de) * | 2019-04-04 | 2020-10-08 | Siemens Aktiengesellschaft | Antriebseinheit mit einer innenkühlung eines elektronischen anbauteils |
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