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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:傅靖雯
研究生(外文):FU,JING-WEN
論文名稱:環境電磁能量之採集與回收技術研究
論文名稱(外文):Study of Environmental Electromagnetic Energy Harvesting and Reusing Techniques
指導教授:林漢年林漢年引用關係
指導教授(外文):LIN,HAN-NIEN
口試委員:楊昌正程光蛟
口試委員(外文):YANG,CHANG-CHENGTIONG,KWONG-KAU
口試日期:2018-06-16
學位類別:碩士
校院名稱:逢甲大學
系所名稱:通訊工程學系
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2018
畢業學年度:106
語文別:中文
論文頁數:64
中文關鍵詞:整流天線能量採集半波四倍壓電路
外文關鍵詞:rectennaenergy harvestingquadruple voltage rectifier
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近年來,隨著無線設備增加,相對使得日常生活充斥著許多電磁波,而這些電磁波大多來自無線通訊頻段(4G/LTE)、無線區域網路(WLAN)、藍芽(Bluetooth)、與無線射頻辨識系統(RFID)工業科學及醫療(ISM)等等,將這些環境電磁波轉換成能量,使得整流天線(Rectenna)的應用也越來越廣泛。

因此,本論文的研究目標就是透過設計一個半波四倍壓電路,並將其與接收天線結合成一能量採集系統,包含用遠場輻射與近場耦合方式,了解電磁環境中這些浪費掉的能量如何採集,而透過電路能轉換多少電壓,進而得到多少轉換效率。

本論文將針對後端整流電路與不同形式接收天線進行研究及實作,選用之天線分為接收環境中特定頻率(2.45 GHz)電磁波之微帶八木天線,以及接收裝置本身所產生EMI雜訊之UWB天線,並於最後實際接收無線路由器及貼於電視螢幕背面,收到最高轉換電壓分別為1.505 V與0.788 V。


With the increasing number of wireless devices implemented in recent years, environmental electromagnetic waves are everywhere all around. Despite EMI noise from digital devices, most of electromagnetic waves energy originate from the various wireless communication systems, such as 4G/LTE, wireless local area network (WLAN), Bluetooth, and radio frequency identification systems (RFID) etc. As green energy is getting more popular, the application of rectennas is used more widely to convert those environmental electromagnetic waves into reusable energy.

Therefore, the research objective of this thesis is to design a half-wave quadruple voltage rectifier circuit and integrate with the receiving antenna to build an energy harvesting system. The study includes the energy receiving of far-field radiation and near-field coupling, and investigates how the ambient electromagnetic energy can be collected and converted into circuit voltage with conversion efficiency analyzed.

This thesis will focus on the study and implementation of the back-side rectifier circuit and different types of receiving antennas. The selected antenna type was Yagi antenna with high-gain tuned to the 2.45 GHz for WLAN environment and a UWB antenna for collecting the near field EMI noise generated by digital devices. To verify the system with experiment, the energy-harvesting module was placed on fixture for the wireless router and stuck on the back of the TV screen for near-field EMI capture with the highest conversion voltage were 1.505 V and 0.788 V respectively.


致謝
摘要
Abstract
目錄
圖目錄
表目錄
第一章 緒論
1.1 研究背景與動機
1.2 研究方向
1.3 研究方法
1.4 章節概述
第二章 能量採集與回收系統架構介紹與分析
2.1 遠場能量採集架構
2.2 近場能量回收架構
第三章 RF-DC轉換電路與儲能設計
3.1 概述
3.2 匹配電路
3.3 整流電路
3.3.1 蕭特基二極體之簡介與理論概述
3.3.2 HSMS-2862蕭特基二極體簡介
3.3.3 半波整流電路
3.3.4多倍壓電路
3.3.5負載電阻與儲能電容
3.4半波四倍壓整流電路設計
第四章 能量採集與回收系統整合量測驗證
4.1 概述
4.2 SG直接注入量測
4.2.1 量測配置與測試流程
4.2.2 量測結果
4.3 整流天線實際量測
4.3.1量測配置與測試流程
4.3.2 量測結果
4.4 遠場能量採集系統測試量測
4.5 近場耦合能量回收系統測試量測
第五章 結論
參考文獻



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