專利名稱：能量獲取電路的制作方法
技術領域：
射頻(RF，Radio Frequency)能量的獲取對射頻標識(RFID，Radio Frequency Identification)、安全監(jiān)測和遙感來說都是極端重要的。許多使用場合，諸如某些獲取裝置，可以被調(diào)諧到特定的頻率(RFID)，其它使用場合利用周圍能量(遙感)，其它使用場合則簡單地感知頻率用于安全目的。
背景技術：
在題為“Method and Apparatus for Wireless Powering andRecharging”的美國專利第6,127,799號中，已經(jīng)描述了使用被輻射到自由空間的射頻電磁場的再充電設備。此項專利公開了一種電池充電設計安排，在其中，可再充電的電荷存儲設備被設置在射頻或微波輻射場中。在該發(fā)明的一個方面，通過令電荷存儲設備暴露于向自由空間輻射的射頻電磁場，來對電荷存儲設備進行充電。所述電荷存儲設備包括被設置在所述設備上并且適于接收輻射的射頻電磁場的一個或多個天線。一個或多個整流器被連接到所述天線，以便把接收的射頻電磁場整流為直流輸出電流。由所述整流器產(chǎn)生的直流輸出電流被用來對所述電荷存儲設備進行充電。
所述天線可以是一個或多個偶極子天線，它們可以被組合在一起，以便形成偶極子天線元陣列的至少兩個子集，其中，一個子集相對于至少一個其它子集可以以銳角或直角定向。所述天線或偶極子天線可以被放置在所述電荷存儲設備的一個以上的外表面上，上述外表面互相之間形成銳角或直角。為了有效地將所述天線陣列耦合到所述輻射場，最好是，所述陣列的每一個天線元都具有約為λ/2的長度，其中，λ為射頻輻射的自由空間波長。如果使用一個以上的偶極子，則相鄰天線偶極子之間的間隔最好也是λ/2。偶極子的數(shù)目決定了所述天線陣列的功率轉換效率。
對于給定的線長度來說，諸如偶極子天線的諧振天線更有效，但是受到窄帶寬的限制。用于通信目的的天線的大多數(shù)今天的用戶期待一種工作在多個頻率上而不需要天線調(diào)諧或匹配裝置的天線。題為“Broadband Antenna”的美國專利第5,111,213號公開了一種寬帶高頻天線，其中，所述天線的整個長度(高度)都輻射射頻能量。插入電阻被引入到所述天線的頂部或所述天線輻射元的內(nèi)表面上。射頻天線電流流過所述插入電阻，并且在同軸電纜和/或其它無源元件中繼續(xù)行進可察覺的電氣距離。因此，對給定的物理天線長度(高度)來說，該發(fā)明提供了較大的可用電輻射元長度。
由Mickle等人提交的題為“Energy Harvesting Circuits andAssociated Methods”的美國專利申請第10/624,051號公開了一種能量獲取電路，它具有內(nèi)在的調(diào)諧天線，能量獲取電路的至少某些部分被構建成向所述天線提供再生反饋，從而建立基本上大于所述物理區(qū)域的有效天線區(qū)域。
現(xiàn)有技術所存在的一個問題是能量獲取電路不能有效地獲取天線的設計專用頻率以外的頻率上的射頻能量。例如，在美國專利第6,127,799號中，所公開的構成天線陣列的偶極子被固定為吸收在特定頻率范圍的射頻能量。所述陣列的用途是提高功率轉換的效率，而不是增加待吸收的射頻能量的帶寬。
然而，用于有效能量獲取的天線要求不同于通信天線的各項特性。
所需要的是專門設計用于能量獲取的天線和(各種)天線形式，以便使射頻能量的獲取最大化。
存在對能夠從寬廣的射頻頻譜中獲取射頻能量以便使射頻能量的獲取最大化的能量獲取電路的需求。
同樣，存在對通過讓天線可以被寬廣地調(diào)諧到廣播頻率(或其它周圍頻率)而從寬廣的射頻頻譜中獲取射頻能量以便使射頻能量的獲取最大化的能量獲取電路的需求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明已經(jīng)滿足上述需求。
如同在這里所使用的那樣，術語“感興趣的對象”意味著具有激勵功率存儲設備或者通過操作被連接到激勵功率存儲設備的任何有源或無源項。
在本發(fā)明的一個實施例中，用于從環(huán)境中接收周圍能量并且激勵感興趣的對象的功率存儲設備的能量獲取電路具有一個或多個天線，以及用于將所述周圍能量轉換為直流功率以便激勵所述功率存儲設備的電路。用于將所述周圍能量轉換為直流功率的所述電路包括一個整流器/電荷泵。所述站的天線被調(diào)諧以便最大化整流器/電荷泵輸出端的直流能量。
所述能量獲取電路可以向移動功率存儲設備提供一個裝置，用于選擇能提供可獲取的最大能量的周圍射頻。這種能量獲取電路可以被用來激勵包括電容器和電池的功率存儲設備，上述功率存儲設備例如被用于諸如蜂窩電話、照相機和個人數(shù)字助理等電子設備中。使用寬帶天線來最大化能量獲取將使具有功率存儲設備的設備能夠在不同位置移動，而不需要對所述電路進行人工調(diào)諧。
在一個實施例中，所述電路可以被形成為獨立單元，并且在另一個實施例中，可以形成在集成電路上。
所述電路可以是由多個寬帶天線組成的天線陣，其中每一個天線調(diào)諧到頻譜的不同部分，以便從寬廣的射頻頻譜中獲取射頻能量。
此外，所述電路可以是由位于同一空間中的多個寬帶天線組成的天線陣，其中每一個天線調(diào)諧到所述頻譜的特定部分，以便通過同一物理空間中的多個天線，最大化從給定射頻頻譜中獲取的射頻能量。
此外，所述電路可以包括射頻組合器或平衡—不平衡變換器，以便組合來自指向整流電路的兩個或多個天線的輸入信號。
所述(各)天線可以采取導電線圈或例如平面基板上的補片的形式，或者可以是獨立的部件。
通過本發(fā)明的下列說明并參照本申請書的附圖，將有助于更充分地理解本發(fā)明。


圖1是本發(fā)明的能量獲取電路的一個實施例的示意圖，它包括用于能量獲取的調(diào)諧/控制系統(tǒng)。
圖2是本發(fā)明的天線的一個實施例的示意圖，它表示3天線配置。
圖3是本發(fā)明的天線的一個實施例的示意圖，它表示4天線配置。
圖4(a)-4(f)是一系列圖，表示同一物理空間內(nèi)的螺線形天線的工作。
具體實施例方式
射頻(RF，Radio Frequency)能量的初始感知或來源開始于能量獲取天線。天線可以采取多種形式，但是必須精心地設計天線，以便在通信(例如調(diào)幅和調(diào)頻廣播、電視、無線網(wǎng)絡)中給出最佳的性能。用于有效獲取能量的天線可以具有不同于通信天線的特性。
在能量獲取過程中，不需要為了接收準確的信息而在某些頻率中進行鑒別。因此，唯一的標準就是最大化從獲取的射頻能量產(chǎn)生直流能量的系統(tǒng)中的天線或天線/整流器組合的能量輸出。在這個意義上，最佳天線就是在整流器/電荷泵的輸出端產(chǎn)生最大直流能量的天線。在本公開內(nèi)容的上下文中有多種類型的天線。雖然單個導體可能成為按照經(jīng)典方法調(diào)諧或優(yōu)化的天線，但是所述能量獲取天線將包括用于增加要送往整流器的射頻能量的獲取(收集)的某些元件。
在任何給定時間可以存在多個頻率，其中，不同頻率的能量可以組合在一起，以形成某種不可識別的信號，這樣的信號對通信系統(tǒng)來說是噪聲，而對簡單地整流復合信號的整流器/電荷泵的輸入二極管來說，是特別有吸引力的。
事實上，這就是在經(jīng)典調(diào)幅載波中出現(xiàn)的情形。從頻譜上來說，至少出現(xiàn)兩個頻率，其中一個被檢出，而另一個被忽略，或者從所述信號中被濾除。在能量獲取過程中，假定所涉及的(各)二極管具有足夠?qū)挼膸?，通過轉換為直流數(shù)值，“檢出”或獲取全部的組合信號。
在不同的時間點上，作為調(diào)制信號和載頻信號的函數(shù)，K sinωct和A(t)sinωmt的組合被相加和相減。因此，對于給定區(qū)域中的n個調(diào)幅無線電臺(信號)來說，由下式s(t)＝∑f[Kisinωcit，Ai(t)sinωmit] i＝1，2，...，n(1)給出的總信號S(t)可用于能量獲取。在任何給定時間段τ，可獲取的總能量由下式給出Energy(τ)＝0τ∫s(t)dt(2)可以通過多種不同方法來獲得結果能量Energy(τ)Energy(τ)＝0τ∫{∑f[Kisinωcit，Ai(t)sinωmit] i＝1，2，...，n}dt(3)在公式(3)中，假定能量來自單個天線/檢波器/電荷泵組合，這里，假定天線具有足夠?qū)挼膸?，使得它對于?到n的所有頻率都具有相等的增益。在增益方面具有這種約束條件的這樣的天線的設計是最困難的。因此，實際獲取的能量的更精確形式由下式給出Energy(τ)＝0τ∫{gi∑f[Kisinωcit，Ai(t)sinωmit] i＝1，2，...，n}dt(4)式中，gi為在特定頻率所述單個天線的增益。
借助于m個多天線，就能克服在感興趣的整個頻譜上的增益變化Energy(τ)＝∑{0τ∫{gi，j∑f[Kisinωcit，Ai(t)sinωmit] i＝1 to n；j＝1 to m}dt(5)式中，gi，j為天線j在頻率i的增益，j＝1，2，...，m。
由于已調(diào)制的調(diào)幅波形的性質(zhì)，可以將公式(4)簡化為下列的能量方程式Energy(τ)＝∑{0τ∫{∑gi，jf[Ai(t)sinωcit] i＝1 to n；j＝1 to m}dt(6)式中，Ai(t)簡單地是電臺或頻率i的調(diào)制載波。
J個天線的求和有多個實施例(a)射頻能量在某些設備(諸如平衡—不平衡變換器或組合器)中被組合，并且隨后被轉換為直流，或(b)來自每一個單獨天線的能量被轉換為直流，然后作為直流源被串聯(lián)疊加[1]。
在這兩個被引用的可供選擇的方案中，由于在方案(a)中，時變信號實際上可能相減，由此使總的能量減小，所以(b)是優(yōu)選的。在方案(a)中，事實上它們也可能相加，但在方案(b)中已涵蓋了這種情況。
雖然方案(b)的多天線可能是令人滿意的，但是在空間方面?zhèn)涫苤匾暤哪承弥校鯓硬拍軠p少數(shù)目m，這還存在一些問題。評估的一個方面就是占據(jù)靠近空間的多天線的相互干擾。針對這個問題，與天線或天線組合相關的區(qū)域有3種類型(A)構成(各)天線的導體的物理區(qū)域；(B)形成(A)的(各)天線所需的地理區(qū)域；以及(C)有關能量獲取能力的天線的有效區(qū)域。
對當前的評估來說，焦點將集中在上述區(qū)域(B)，在集成電路設計中，所述地理區(qū)域有時被稱為“實際占用面積(real estate)”。在空間受限的應用中，主要的問題就是可得到什么樣的實際占用面積？在許多應用中，能量獲取的使用可能視使得天線在給定區(qū)域或?qū)嶋H占用面積中工作而定，如果在同一實際占用面積中可以安置兩個或更多天線，則在當前的討論中，它們將被說成是并列排置。這可能意味著該項應用是否投入工作的差異。
為了進行上述天線組或系統(tǒng)的設計，公式(6)可以被寫成更簡潔的形式。不同的gi，j可以被寫成矩陣G的形式，其中，各行表示在每一個頻率上進行個別獲取的具有增益gi，j的各天線，j＝1，2，...，n；同時各列表示由各天線所獲取的能量，i＝1，2，...，m。
Energy(t)＝c′(t)*G*a(t)(7)在公式(7)中，a(t)為在特定位置上可得到的各調(diào)幅無線電信號所組成的列矢量。行矢量c′(t)為(射頻組合或串聯(lián)直流連接)組合的矢量，它標識在占據(jù)同一實際占用面積的天線的任何給定配置中，存在哪些天線。結果，c′(t)是1(天線存在)和0(天線不存在)的矢量。基于公式(7)，可以把天線切換到可用的配置中，以及從可用的配置中切換出去。
如果不使用天線切換，則由于恒定的天線組，公式(7)將簡化為公式(8)的形式。
Energy(t)＝c′*G*a(t)(8)雖然每一個調(diào)幅電臺信號被調(diào)制，可以用某個合理的時間間隔上的平均值[i]來近似每個信號ai(t)。因此，公式(8)可以進一步地簡化為公式(9)的形式。
Energy(t)＝Energy＝c′*G*α(9)由于聯(lián)邦通信委員會(FCC，F(xiàn)ederal CommunicationCommittee)固定發(fā)射頻率，如果人們假定α是聯(lián)邦通信委員會授權的所有調(diào)幅無線電臺(比方說，M個無線電臺)的矢量，并且天線組被覆蓋在具有M維的矢量c′中，則對于具有坐標(x，y)的任何地理位置來說，整個地理區(qū)域中所獲取的能量可以表示為Energy(x，y)＝c′*G*α(x，y)(10)如果有人正在設計一種準備用于在一個大地理區(qū)域內(nèi)獲取能量的特定產(chǎn)品，則可以改變出現(xiàn)在c′中的元件和增益G，以便獲得在性能和價格兩方面均為最佳的設備。
可替代地，通過允許各天線的頻率重疊，并且控制元件在固定數(shù)目的選擇對象中進行選擇，則所述設備(產(chǎn)品)可以被設計成含有固定數(shù)目的元件用于c′。
能量獲取電路在本發(fā)明的一個實施例中，能量獲取電路具有用于從環(huán)境中接收周圍能量并且激勵感興趣的對象的功率存儲設備的裝置。能量獲取電路包括用于將所述周圍能量轉換為直流功率以便激勵所述功率存儲設備的一個或多個天線和電路。所述站的天線被調(diào)諧，以便在整流器/電荷泵的輸出端產(chǎn)生最大的直流能量。所述站可以被用來激勵所述功率存儲設備，后者包括被用于例如蜂窩電話、照相機、個人數(shù)字助理等電子裝置中的電容器和電池。
所述天線被調(diào)諧，以便在整流器/電荷泵的輸出端產(chǎn)生最大的直流能量。所述天線可以是由多個寬帶天線組成的天線陣，其中的每一個寬帶天線被調(diào)諧到頻譜的不同部分，以便從寬廣的射頻頻譜中獲取射頻能量?？商娲兀鎏炀€可以是由同一空間中的多個寬帶天線組成的天線陣，其中的每一個寬帶天線被調(diào)諧到頻譜的特定部分，以便使從同一物理空間中的射頻頻譜獲取的射頻能量最大化。用于將所述周圍能量轉換為直流功率的電路可以包括整流器/電荷泵。射頻組合器或平衡—不平衡變換器可以被用來組合來自指向整流電路的兩個或多個天線的輸入信號。
在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例中，具有用于從環(huán)境中接收周圍能量并且激勵感興趣的對象的功率存儲設備的裝置的站包括i.一個或多個天線；以及ii.用于將所述周圍能量轉換為直流功率以便激勵所述功率存儲設備的電路；其中，所述用于將所述周圍能量轉換為直流功率的電路包括整流器/電荷泵；以及其中，所述天線被調(diào)諧，以便在整流器/電荷泵的輸出端產(chǎn)生最大的直流能量。
優(yōu)選的天線是由多個寬帶天線組成的天線陣。所述陣列中的每一個寬帶天線可以被調(diào)諧到頻譜的同一部分或者頻譜的不同部分，以便從寬廣的射頻頻譜中獲取射頻能量。在這個實施例中，陣列中的每一個天線都是寬帶天線，它們被調(diào)諧以便覆蓋所述頻譜的大部分。用于將所述環(huán)境能量轉換為直流功率的電路包括整流器/電荷泵。在把所述發(fā)射能量轉換為直流功率的電路之前，可以使用射頻組合器來組合從所述天線獲取的周圍能量。
本發(fā)明解決了在使用固定吸收特定頻率上的射頻能量的偶極子的現(xiàn)有技術中所暴露的問題。被調(diào)諧以便在很寬的頻率范圍內(nèi)發(fā)生作用的多個寬帶天線將有效地從周圍射頻中獲取能量。使用本發(fā)明的多個寬帶天線將最小化與需要人工地或用電子方法進行調(diào)諧以便有效地獲取射頻能量的諧振天線或天線組相關的問題。
在另一個優(yōu)選實施例中，具有從環(huán)境中接收周圍能量并激勵感興趣的對象的功率存儲設備的裝置的遠程站包括i.兩個或多個天線；ii.射頻組合器；以及iii.用于將所述周圍能量轉換為直流功率以便激勵所述功率存儲設備的電路。
每一個天線都是寬帶天線，它們被調(diào)諧以便覆蓋頻譜的大部分。在把所述發(fā)射能量轉換為直流功率的電路之前，使用射頻組合器來組合從所述天線獲取的周圍能量。
天線用于有效能量獲取的天線可以具有不同于通信天線的各項特性。在本公開內(nèi)容中所覆蓋的天線類型和形式包括1.在通信意義上用作發(fā)射和接收天線的經(jīng)典天線，諸如單極子、偶極子、蝴蝶結形或環(huán)形天線；2.天線陣，其中，陣列中的每一個天線基本上彼此相同；3.天線陣，其中，陣列中的每一個天線被調(diào)諧到射頻頻譜中的特定頻率或頻率范圍。
本發(fā)明的天線被調(diào)諧，以便在整流器/電荷泵的輸出端產(chǎn)生最大的直流能量。站包括用于將所述周圍能量轉換為直流功率以便激勵所述功率存儲設備的電路。在經(jīng)典天線的情況下，所述電路可以包括被連接到經(jīng)典調(diào)諧元件或?qū)ｉT地被設計用于能量獲取的調(diào)諧元件的天線。
在天線陣的情況下，其中，陣列中的每一個天線基本上彼此相同。天線輸入的電收集可以被連接到經(jīng)典調(diào)諧元件或?qū)ｉT地被設計用于能量獲取的調(diào)諧元件。在這種情況下，當直流輸出被串聯(lián)連接時，各直流輸出可以被組合在一起以便獲得更高的電壓。這里的情形是被描繪為獲取相對較窄的頻段，輸出串聯(lián)連接。類似地，射頻組合器或平衡—不平衡變換器可以被用來組合來自指向整流電路的天線陣中的兩個或多個天線的輸入信號。據(jù)信，使用(各)射頻組合器可以提供一種使用多個(寬帶或調(diào)諧)天線來提高能量獲取電路的能量獲取能力的裝置，而不需要用于每一個離散天線的整流電路。
最后，在天線陣的情況下，其中，陣列中的每一個天線被調(diào)諧到射頻頻譜中的特定頻率，每個天線的直流輸出都可以串聯(lián)組合，以便獲得較高的電壓。類似地，射頻組合器或平衡—不平衡變換器可以被用來組合來自指向整流電路的天線陣中的兩個或多個天線的輸入信號。如上所述，據(jù)信，使用(各)射頻組合器可以提供一種使用多個(寬帶或調(diào)諧)天線來提高能量獲取電路的能量獲取能力的裝置，而不需要用于每一個離散天線的整流電路。
在調(diào)諧的意義上來說，可以根據(jù)導體的傳統(tǒng)/經(jīng)典方法來設計天線。如果本發(fā)明的站包括單極子、偶極子、蝴蝶結形、環(huán)形或其它標準類型的天線，則這是特別真實的。如果所述天線是平面形并且被生成在基板上，則可以改變每一個天線或天線的任何組合的金屬(導體)的厚度，以便幫助把天線或天線/連接機構調(diào)諧到特定頻率或頻率范圍。本發(fā)明的另一個實施例借助于由電子開關控制的電容器來調(diào)諧(各)天線。類似地，可以借助于各電容器(其中，各電容器被形成為固態(tài)(CMOS)器件或者被形成為專門用作電容器的晶體管)來調(diào)諧(各)天線。
圖1示意性地表示能量獲取電路，包括用于把由天線2接收的獲取能量轉換為輸出直流能量10的調(diào)諧/控制系統(tǒng)。
L、C元件4、6形成一種類型的調(diào)諧電路，以便最大化獲取的直流能量10。
整流器8是用于把從天線2接收的射頻或交流能量轉換為準備存儲在中間存儲電容器9或其它設備上的直流能量的任何電路。這可包括電荷泵或其它整流/升壓器件。
開關12可以是介于被連接到直流能量輸出端10的最終能量存儲設備和中間設備9之間的電子機構。開關12由此形成最佳能量轉移，以便提供一個足夠小的電容器作為中間能量設備9，以便在固定的時間間隔滿意地運行各種電子設備，必要時，也可以把任何附加的未用能量存儲在不存在給定電壓的更大設備上。開關12還起到間隔定時設備的一部分的作用，它向控制電路14提供輸入，以便為了最大能量獲取而調(diào)整調(diào)諧器。
實例在低的環(huán)境能量的情況下，多個天線是有利的，在這里，多個獲取電路可以被串聯(lián)連接，以便提高從所獲取的能量得到的直流電壓。圖2的實施例中的3天線18、20、22可以容易地從各連接點連接到整流電路。然而，其它配置也是可能的，連接點最好位于矩形配置的外面。這是一種線饋送機構。在中心部分連接(探頭饋送)已經(jīng)被示出對最大能量獲取而言是不良選擇。
此外，希望這樣來設計多個所述天線，使得當實現(xiàn)所述天線功能時，它們之間不相互干擾。同樣，所述第一天線18可以為所述第二天線22的設計提供分布的L、C參數(shù)。第一和第二天線18、22還具有使各天線互相分離以及使天線自身構成各部分互相分離的空間。因此，第三天線20可以被放置在所述第一天線和所述第二天線之間的空間中。第一和第二分布的L、C參數(shù)可有助于第三天線的設計。
圖3表示在一種連接安排中，一組4天線30、32、34、36。
圖4(a)-4(f)表示單個區(qū)域內(nèi)的兩個螺線形天線的工作。已經(jīng)測試了兩組。第一天線使用695 MHz和755M Hz，并且第二天線使用510 MHz和725 MHz。在這些測試實例中，希望使用兩個不同的頻率，以便簡單地觀察結果。然而，頻率是如此靠近(尤其是在695、755的情況下)，使得兩個基本相等或者甚至相同的頻率將以類似和適當?shù)姆绞絹戆l(fā)揮作用。
圖2和圖3表示占據(jù)同一地理空間的單極子天線的多種可能的可供選擇的布局中的兩個，由此使得多個天線可以獲取同一地理區(qū)域中的能量。這個區(qū)域可以被擴展和收縮，以便根據(jù)可用的區(qū)域和能量需求來優(yōu)化所述裝置。
圖4(a)-4(d)表示在同一地理區(qū)域中起作用和不起作用的兩個天線的主要二元組合。取自頻譜分析儀的這4份圖表明，作為二者同時起作用的結果，物理上被設置在同一地理區(qū)域中的一個或兩個天線沒有受到負面影響。為了表明組合起作用的天線的功率電平，圖4(a)和4(c)表示與兩個單獨起作用的天線相比較的功率電平光標。
設置這些試驗是為了表明，當被連接時，這兩個天線將發(fā)生作用，在斷開/接通狀態(tài)下的差別很小。如圖4(b)所示的只有755 MHz起作用的情況下，所述光標表示各功率電平，這里的功率電平為-57.92dBm。在圖4(a)所示的695 MHz和755 MHz二者都起作用的情況下，755 MHz具有-57.94 dBm的功率電平。510 MHz和725 MHz單獨起作用時的結果分別示于圖4(e)和4(f)，但是所述天線(二者相同)偏離700 MHz的范圍只有一點點，在510 MHz處信號電平有所降低。
圖4(e)和4(f)表示用于兩個可供選擇的頻率的光標。
然而，當兩個天線都起作用時，這種差異強化了令人滿意的相等頻率，從給出-58.43 dBm的695 MHz和給出-57.94 dBm的755 MHz中，可以看出這一點。
為了圖解的目的，上面已經(jīng)說明了一些特定的實施例，對本領域的技術人員來說，在不離開如下列權利要求書所規(guī)定的本發(fā)明(的精神實質(zhì)和范圍)的前提下，可以對其中的各項細節(jié)作出各種各樣的更改，這是顯而易見的。
權利要求
1.一種用于從環(huán)境中接收周圍能量并激勵感興趣的對象的功率存儲設備的遠程站，包括至少一個天線；用于將所述周圍能量轉換為直流功率以便激勵所述功率存儲設備的電路，用于將所述周圍能量轉換為直流功率的所述電路包括整流器/電荷泵，以及所述天線被調(diào)諧，以便通常最大化整流器/電荷泵的輸出端的直流能量。
2.根據(jù)權利要求1所述的遠程站，其中，所述至少一個天線可以被連接到被構成用于能量獲取的至少一個調(diào)諧元件或各調(diào)諧元件。
3.根據(jù)權利要求1所述的遠程站，其中，所述至少一個天線是可以被連接的多個天線，其中，每一個天線的直流輸出被串聯(lián)組合，以便獲得較高的電壓。
4.根據(jù)權利要求1所述的遠程站，其中，所述至少一個天線是多個天線，其中，在用于把所述發(fā)射能量轉換為直流功率的電路之前，使用射頻組合器或平衡—不平衡變換器來組合從所述天線獲取的周圍能量。
5.根據(jù)權利要求1所述的遠程站，其中，所述至少一個天線包括被調(diào)諧到不同頻率以便從寬帶射頻頻譜中獲取能量的單獨的天線。
6.根據(jù)權利要求1所述的遠程站，其中，所述天線包括每個被調(diào)諧到不同頻譜以便從寬帶射頻頻譜中獲取能量的單獨的寬帶天線。
7.根據(jù)權利要求6所述的遠程站，其中，所述天線包括每個被調(diào)諧到頻譜的同一部分以便從寬帶射頻頻譜中獲取能量的單獨的寬帶天線。
8.根據(jù)權利要求1所述的遠程站，其中，所述周圍能量是射頻功率。
9.根據(jù)權利要求1所述的遠程站，其中，每一個天線都是寬帶天線系統(tǒng)，基本上連續(xù)覆蓋大約20kHz到30MHz的射頻頻譜。
10.根據(jù)權利要求1所述的遠程站，其中，每一個天線都是寬帶天線系統(tǒng)，連續(xù)覆蓋大約1.5MHz到30MHz的射頻頻譜。
11.根據(jù)權利要求1所述的遠程站，其中，每一個天線都是寬帶天線系統(tǒng)，連續(xù)覆蓋大約30MHz到3GHz的射頻頻譜。
12.一種用于從環(huán)境中接收周圍能量并激勵感興趣的對象的功率存儲設備的遠程站，包括至少兩個天線，射頻組合器，以及用于將所述周圍能量轉換為直流功率以便激勵所述功率存儲設備的電路所述天線被調(diào)諧到固定頻譜，以及在用于將所述發(fā)射能量轉換為直流功率的電路之前，所述射頻組合器被用來組合從所述天線獲取的周圍能量。
13.一種用于從環(huán)境中接收周圍能量并激勵感興趣的對象的功率存儲設備的遠程站，包括至少一個天線，用于將所述周圍能量轉換為直流功率以便激勵所述功率存儲設備的電路，至少兩個充電設備，以及用于在所述設備之間進行切換的開關。
14.根據(jù)權利要求13所述的遠程站，其中，至少兩個所述充電設備具有不同的充電動力。
15.根據(jù)權利要求14所述的遠程站，其中，所述充電設備為電容器。
16.一種用于從環(huán)境中接收周圍能量并激勵感興趣的對象的功率存儲設備的遠程站，包括至少一個天線，用于將所述周圍能量轉換為直流功率以便激勵所述功率存儲設備的電路，以及反饋裝置，用于向調(diào)諧機構提供反饋以便調(diào)整調(diào)諧器，用于能量獲取的較高水平。
17.一種用于從環(huán)境中接收周圍能量并激勵感興趣的對象的功率存儲設備的遠程站，包括多個天線，用于將所述周圍能量轉換為直流功率以便激勵所述功率存儲設備的電路，以及所述天線通常占據(jù)固定的地理區(qū)域。
18.根據(jù)權利要求17所述的遠程站，其中，所述天線共享所述固定的地理區(qū)域。
全文摘要
一種具有用于從環(huán)境中接收周圍能量并激勵感興趣的對象的功率存儲設備的裝置的站，包括一個或多個天線和用于將所述周圍能量轉換為直流功率以便激勵所述功率存儲設備的電路。用于將所述周圍能量轉換為直流功率的所述電路包括整流器/電荷泵。所述站的天線被調(diào)諧，以便最大化整流器/電荷泵的輸出端的直流能量。所述站可以被用來激勵功率存儲設備，后者包括用于諸如蜂窩電話、照相機、個人數(shù)字助理等電子設備的電容器和電池?？梢允褂酶鞣N天線結構。
文檔編號H01M10/46GK1985402SQ200480035007
公開日2007年6月20日 申請日期2004年10月28日 優(yōu)先權日2003年10月29日
發(fā)明者馬林·H·米可爾, 克里斯托弗·C·凱普利, 哈羅德·斯威夫特 申請人:匹茲堡大學高等教育聯(lián)邦體系