RF 能量收集在 AI 驱动的应用中发挥着越来越大的作用

对移动电话和计算机等无线设备不断增长的需求表明无线应用在全球范围内的重要性。然而，这些设备需要持续供电或较长的电池寿命。为了限制使用电池的安全问题，提供无线电力的射频能量收集系统可以使整个应用市场受益，预计在 2020 年至 2025 年间将增长 22%。

这种增长可归因于许多因素，但其主要驱动力是人工智能 (AI)。虽然人工智能算法现在很强大，但它们需要越来越多的数据才能更有效。这就是无线电力的用武之地。无线电力已被证明是可靠和高效的，它可以帮助 AI 做出更好的决策。在接受EE Times Europe采访时 Powercast 首席执行官 Charlie Goetz 表示，他认为物联网、ADAS 和智慧城市是一些与人工智能相关的领域，可以从无线电源的实施和采用中受益最大。

RF 是可用的，并且可以在任何地点和任何时间很容易地找到，而不受时间、地理限制或天气条件的影响。通常，RF 的范围从 3 kHz 到 300 GHz。这个想法是收集这些射频能源并将它们储存起来以用于某些应用。 RF 能量收集为许多应用提供了显着的好处，但需要仔细注意关键组件，包括此方法所需的接收器天线和电源调节电路。

无线电源

任何需要感官信息以进行预防性维护和关键停机的工业环境都可以从无线电源中受益。例如，制造工厂的某些区域难以到达或进入危险。因此，某些传感器（它们的电池）无法更换。由无线电力充电的传感器允许一劳永逸的心态（即，您不需要更换电池），这允许不间断的信息流到 AI。

自动驾驶汽车也可以从无线电能中受益匪浅。如今，自动驾驶汽车使用声纳、雷达和模式识别与环境整合。为了变得更安全、更可靠，汽车需要感知周围环境并通过传感器与道路通信：路灯、道路黄线等。借助无线供电的传感器，汽车还可以通过环境进行通信，而不会碰到连接线，从而以一种更安全、更可靠的方式进行通信。

再往前走，智慧城市的实现将不会靠电池和电线，而是靠人工智能和无线电能。智慧城市要与其环境进行通信，必须实施无线电能和充电。

能量收集

射频是能量收集的丰富来源，尽管它需要靠近发射天线。从射频收集能量的概念并不新鲜，过程也相对简单。无线电波撞击天线并引起电势差，该电势差使电荷载流子沿着天线的长度移动以试图均衡场。采集电路基本上捕捉到了这个动作。能量暂时存储在电容器中，然后用于在负载上产生所需的电位差。

射频充电技术采用多种技术（Qi、PMA/AirFuel Alliance、WPC 等），每种技术都有不同的充电方式和最大充电距离。我们的路由器和手机创造了潜在能量随时间和/或距离而变化的空间区域。哪里有电势差，总有办法取电。

用于通信的射频发射器通常会受到它们可以辐射的功率量的限制。此外，对于给定的无线电源，如弗里斯传输方程所预测的那样，接收天线的功率会随着距离的增加而下降：

哪里

PT =发射功率
PR =接收功率
GT =发射器天线增益
GR =接收器天线增益
λ =波长
d =发射器和接收器之间的距离

接收天线的设计在最大限度地提高能量收集效率方面起着至关重要的作用。接收天线可以蚀刻到印刷电路板中，也可以用作专门为该任务设计的接收器线圈组件（图 1）。

图 1：P2110 评估套件中包含的 Powercast 贴片天线 (900 MHz)。

Powercast 技术

2021 年初，Powercast 宣布其新的无线供电 RFID 温度扫描系统已被商业智能集团授予的 2021 年 BIG 创新奖获得者，该系统使公司能够轻松安全地监控员工温度以支持 Covid- 19个监控协议。

温度扫描系统由温度传感器、RFID阅读器和电视监视器组成。通过使用无线技术，当设备靠近公司入口处的 RFID 阅读器时，该设备会使用专利的 Powercast 能量收集技术快速充电。员工使用手杖扫描他们的额头以读取他们的温度，并根据读数被允许或拒绝进入，该读数会自动显示在显示器上。

“天线的设计非常重要，它用于将我们调谐到给定的频率，在我们的例子中是 915 Mhz。当您处理 RF 时，您最终处理的功率非常小，即使在相对较近的范围内也是如此。您正在处理 10 或数百毫瓦。因此，您在收集和转换背后的能源管理必须非常重要。天线和能源管理必须和谐地协同工作，以获得正确的用户体验并真正提供真正的解决方案，”Goetz 说。

图 2：P2110-EVAL-02 评估套件

接收天线的阻抗为 50 欧姆，必须与设备其余部分的输入阻抗相匹配。然后必须将在天线附近收集到的电压转换为可转换为直流的电压。这可以使用电荷泵来完成，这会增加电压但显然不能增加总功率。 Powercast 提供了一个评估套件来帮助公司探索这项技术的可能性。 P2110-EVAL-02 包括一个射频接收器和发射器、一个天线和一个用于收集发射功率的充电板（图 2）。

连同其日益增加的可用性，射频功率收集不仅有利于布线要求，而且还提供了一个不受环境条件和危险材料影响的系统。对于网状网络，工程师可以将射频能量收集与复杂的设备到设备通信结合起来，用于各种应用。

>> 本文最初发表于我们的姊妹网站 EE Times Europe。