射频无线电源面面观 留言
RF Wireless Power: A to Z
Charles Greene，Powercast Corporation，美国宾夕法尼亚州匹兹堡
多年来，人们一直在谈论远距离无线电源的功能，并且越来越感兴趣。该技术已经得到验证，目前已经在制造业、楼宇自动化和酒店等许多行业得到应用。市场上还有各种各样的其他短距离无线充电技术，包括Qi（电感耦合）和磁共振。然而，本文的重点将是基于射频的无线电源为设备远距离供电的各种方法。
远距离无线供电
射频无线电源是一种利用无线电波进行远距离功率传输的技术。发射器使用天线产生射频场，并向接收器的天线传播。接收器捕获部分射频场，并使用射频到直流转换器产生可用的直流电，为电子设备供电或为电池充电。射频无线电源可以用多种方式实现，许多设计决定会影响系统的性能。当考虑到所有变量时，射频无线电源网络提供了一种方法，可以从我们每天遇到的许多设备中去除电线和电池。
在远场使用射频的无线功率传输可以用Friis方程来描述。
其中PR为接收功率，PT为发射功率，GT(θT,φT)为角度相关的发射天线增益，GR(θR,φR)为角度相关的接收天线增益，λ为波长，r为发射天线和接收天线之间的距离，ΓT为发射天线反射系数，ΓR为接收天线反射系数，p̂T为发射天线极化矢量，p̂R为接收天线极化矢量。一般情况下，假设发射机和接收机匹配，具有相同的极化矢量，且处于主辐射波束中，将方程简化为：
这个方程表明，接收功率与距离平方成反比，也就是说如果距离增加一倍，接收功率就减少4倍。考虑到功率是在面积为A=4πr2的球体表面上传播的，这可以理解。
射频无线功率传输的另一个因素是接收功率与λ的平方成正比或与频率的平方成反比。这意味着低频信号将比高频信号提供更多的接收功率，假设所有其他变量都相同。例如，考虑一个放大器向增益为4的发射天线提供1 W的射频功率，即4 W EIRP。在给定距离上的915 MHz的偶极天线将比2.4 GHz的偶极天线多接收约7倍的功率。
而与5.8GHz的频率相比，功率约为40倍。
这种功率的差异是因为随着频率的增加，天线的有效面积在减小。偶极子天线一般长λ/2，随着频率的增加，天线的物理捕获面积变小。然而，功率密度S与频率无关。
原文始发于微信公众号（actMWJC）
