在低功耗電氣係統中，傳輸過程中的功率泄漏會導致能量損失。要解決這個問題
，集成阻抗匹配網絡（Impedance Matching Network, IMN）電路至關重要，因為它可以確保射頻源和負載之間的最佳功率傳輸。在 WPH（Wireless Power Harvesting）應ying用yong中zhong，我wo們men將jiang接jie收shou天tian線xian視shi為wei源yuan

，將jiang整zheng流liu器qi或huo電dian壓ya倍bei增zeng器qi視shi為wei負fu載zai。在zai直zhi流liu電dian路lu中zhong，當dang源yuan和he負fu載zai的de電dian阻zu相xiang等deng時shi，功gong率lv傳chuan輸shu效xiao率lv最zui高gao。然ran而er
，在zai射she頻pin電dian路lu中zhong，阻zu抗kang取qu代dai了le電dian阻zu。源yuan和he負fu載zai之zhi間jian的de阻zu抗kang失shi配pei會hui導dao致zhi電dian路lu內nei的de功gong率lv反fan射she，進jin而er降jiang低di整zheng體ti的de係xi統tong效xiao率lv。

IMN 的作用是通過引入無功器件來調整源和負載的阻抗，從而提高功率傳輸過程的效率。IMN 電路的示例包括：

• L 網絡

• 反向 L 網絡

• T 網絡

• Pi 網絡

• 多頻段匹配網絡

整流器器件可以影響能量收集 (EH) 電路的效率。在進行功率收集時，天線捕獲的射頻信號通常具有正弦波形。經過 IMN 處理後
，該信號被整流
，然後升壓以滿足特定應用的功率要求。它們通常涉及多種配置，包括單二極管整流器
、電壓倍增器和下文將要討論的更複雜的結構，每種配置都旨在優化交流到直流的轉換。

電dian壓ya倍bei增zeng器qi是shi一yi種zhong專zhuan門men的de整zheng流liu器qi電dian路lu，用yong於yu轉zhuan換huan交jiao流liu輸shu入ru並bing將jiang其qi放fang大da為wei直zhi流liu輸shu出chu。當dang整zheng流liu後hou的de功gong率lv不bu能neng滿man足zu預yu期qi應ying用yong的de要yao求qiu時shi，就jiu需xu要yao增zeng強qiang直zhi流liu輸shu出chu。通tong過guo串chuan聯lian整zheng流liu器qi，從cong而er形xing成cheng電dian壓ya倍bei增zeng器qi。

在天線或整流天線設計中
，關鍵性能參數包括增益、諧(xie)振(zhen)頻(pin)率(lv)和(he)帶(dai)寬(kuan)。假(jia)設(she)空(kong)間(jian)暢(chang)通(tong)無(wu)阻(zu)且(qie)具(ju)有(you)各(ge)向(xiang)同(tong)性(xing)發(fa)射(she)源(yuan)
，那(na)麼(me)波(bo)的(de)擴(kuo)散(san)在(zai)所(suo)有(you)方(fang)向(xiang)上(shang)都(dou)是(shi)均(jun)勻(yun)的(de)。然(ran)而(er)我(wo)們(men)必(bi)須(xu)認(ren)識(shi)到(dao)
，天(tian)線(xian)並(bing)不(bu)總(zong)是(shi)以(yi)球(qiu)形(xing)（各向同性）模式分配功率。根據設計的不同，天線可以更具體地將能量引導到特定方向。

空間中的功率損耗通常用自由空間路徑損耗（FSPL）來表示
，它指的是信號在開放空間中傳播時的功率降低。要計算 FSPL，需要了解天線增益、發射波的頻率以及發射器和接收器之間的距離等數據。電磁波的屬性取決於與發射天線的距離。這種行為變化分為兩個不同的類別：遠場和近場。

在(zai)遠(yuan)場(chang)中(zhong)，電(dian)磁(ci)波(bo)的(de)模(mo)式(shi)往(wang)往(wang)相(xiang)對(dui)均(jun)勻(yun)。然(ran)而(er)在(zai)近(jin)場(chang)中(zhong)
，電(dian)和(he)磁(ci)分(fen)量(liang)明(ming)顯(xian)更(geng)強(qiang)且(qie)更(geng)獨(du)立(li)，以(yi)至(zhi)於(yu)一(yi)個(ge)分(fen)量(liang)可(ke)能(neng)主(zhu)導(dao)另(ling)一(yi)個(ge)分(fen)量(liang)。近(jin)場(chang)區(qu)域(yu)定(ding)義(yi)為(wei) Fraunhofer 距離以內的空間

，而遠場區域是超出 Fraunhofer 距離之外的空間。

Fraunhofer 距離是定義近場和遠場區域邊界的關鍵參數。它是根據輻射器的最大尺寸（D）和電磁波的波長（λ）計算而來的。

雖然 Fraunhofer 距離確定了一個邊界，但近場和遠場區域之間的實際過渡並沒有明確的界限。

• 在近場中
  ，從天線延伸出一定距離內的區域稱為非輻射/反應近場區。在這裏，電場（E）和磁場（H）不同相，導致能量失真。

• 當我們從這個近場區域向距離天線更遠的遠場移動時，就進入了輻射近場或 Fresnel 區域。在這個區域
  ，電磁波反應性質的主導地位減弱，但 E 和 H 場的相位仍然隨距離而變化。

  
  

圖中描繪了近場和遠場區域的空間分布。

從自由空間收集的射頻能量通常具有較低的功率密度，因為電場功率密度會以成比例的速率減小到 1/d²，其中 d biaoshiyushepinyuandejuli。yinci，xuyaoshiyongyigegonglvfangdaqidianlu
，yibiancongdiancibozhongchanshengzugoudezhiliunenglianglaiweifuzaiheyingyonggongdian。zhezhongqingkuangkenenghuidaozhiliangzhongjieguo：

• 如果負載的功耗小於收集的平均功率
  ，則負載處的電子設備可以持續運行。

• 如果負載消耗的能量超過功率收集電路產生的能量
  ，設備就無法持續運行。

jinguanjingtaiyuanshiwendinggonglvfasheqi，danxuyaotongguogengfuzadefangfalaiweichuanganqishebeigongdian。zhetongchangshejidaotiaozhixinhao，lirugaibianpinlvhechuanshugonglv。jingtaiyuandelizibaokuoguangbodiantai
、移動基站和電視等環境實體
，在功率收集場景中
，通常會利用這些源。

另一方麵，動態源是以不受控製的方式發射信號的發射器
，無法用物聯網（IoT）係統專門監控。要有效地利用來自這些源的能量
，必須使用智能無線能量收集 （WEH）係統。該係統必須不斷掃描通道，以識別潛在的收集機會。這類不受監控的環境源的示例包括 Wi-Fi 接入點、微波無線電鏈路和警用無線電。這些動態源為各種物聯網應用中的能量收集帶來了一係列獨特的挑戰和機遇。

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文章來源：Cadence楷登PCB及封裝資源中心