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研究生:周宏宇
研究生(外文):CHOU, HUNG-YU
論文名稱:適用於ISM-915無線射頻發射器之射頻能量擷取晶片設計與實作
論文名稱(外文):Design and Implementation of the Radio Frequency Energy Harvesting Chip for ISM-915 Wireless Transmitter
指導教授:宋國明宋國明引用關係
指導教授(外文):SUNG, GUO-MING
口試委員:曾傳蘆宋國明賴瑛姿于治平
口試委員(外文):TSENG, CHWAN-LUSUNG, GUO-MINGLAI, YING-TZUYU, CHIH-PING
口試日期:2021-07-17
學位類別:碩士
校院名稱:國立臺北科技大學
系所名稱:電機工程系
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:2021
畢業學年度:109
語文別:中文
論文頁數:75
中文關鍵詞:射頻能量擷取低臨界電壓電晶體過電壓保護差動整流器
外文關鍵詞:RF energy harvesterISM-915 bandnative MOSover-voltage protection circuitdifferential rectifier
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摘 要 i
ABSTRACT iii
致 謝 v
目 錄 vi
表目錄 ix
圖目錄 x
第一章 緒論 1
1.1 研究動機 1
1.2 研究方法 2
1.3 論文架構 3
第二章 射頻能量擷取系統基本規格與設計理論 4
2.1 簡介 4
2.2 射頻能量擷取系統發射器與天線 5
2.2.1 區域無線網路 5
2.2.2 ISM-915 發射器 6
2.2.3 ISM-915 接收天線 7
2.3 影響射頻能量擷取效能之主要參數 9
2.3.1 天線接收功率 9
2.3.2 S參數 9
2.3.3 功率轉換效率 12
2.3.4 臨界電壓(threshold voltage) 13
2.4 射頻能量擷取系統設計理論 14
2.4.1 匹配網路 14
2.4.1.1 匹配網路介紹 14
2.4.1.2 匹配網路基本架構 15
2.4.2 整流及倍壓電路 16
2.4.2.1 電壓倍壓電路 16
2.4.2.2 Cockroft -Walton 電壓倍壓電路 16
2.4.2.3 Villard 電壓倍壓電路 16
2.4.2.4 Dickson 電壓倍壓電路 17
2.4.2.5 改良版 Dickson 倍壓電路 18
2.4.2.6 CMOS橋式全波整流器 19
2.4.2.7 額外臨界電壓抵銷電路 (External Vth Cancellation, EVC) 20
2.4.2.8 自我臨界電壓抵銷電路 (Self Vth cancellation, SVC) 20
2.4.2.9 差動輸入交叉耦合型整流倍壓電路 21
2.4.3 過電壓保護電路 22
2.4.4 低壓降線性穩壓器 23
第三章 射頻能量擷取系統架構與設計 25
3.1 各子電路設計考量分析 25
3.2 設計流程 26
3.3 阻抗匹配電路 28
3.3.1 阻抗匹配分析 28
3.4 整流及倍壓電路 30
3.4.1 單級差動輸入交叉耦合型整流器分析 30
3.4.2 多級差動輸入交叉耦合整流器分析 34
3.4.3 元件選擇 34
3.5 過電壓保護電路 36
第四章 射頻能量擷取系統設計與模擬 38
4.1 射頻能量擷取系統之實現 38
4.1.1 單端訊號轉換差動訊號 38
4.1.2 輸入匹配電路 39
4.1.3 整流及倍壓電路 43
4.1.4 過電壓保護電路 48
4.1.5 低功耗線性穩壓器 50
4.2 射頻能量擷取電路系統的合成與模擬結果 53
第五章 射頻能量擷取晶片佈局與量測結果 57
5.1 射頻能量擷取系統晶片佈局與模擬結果 57
5.1.1 整流倍壓電路 57
5.1.2 過電壓保護電路 59
5.1.3 低功耗線性穩壓器 61
5.1.4 射頻能量擷取系統 64
5.2 射頻能量擷取系統晶片的量測結果 68
5.2.1 射頻能量擷取系統的量測流程 68
5.2.2 射頻能量擷取系統的量測考量 69
第六章 結論與未來展望 71
6.1 結論 71
6.2 未來展望 72
參考文獻 73


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