27、RF能量收集天线与生物传感器天线在不同领域的应用

RF能量收集天线与生物传感器天线在不同领域的应用

1. RF和微波能量收集天线

1.1 转换直流功率计算

对于特定频率的转换直流功率可通过以下公式计算：
[P_{f_{DC}(i)} = P_{f_{RF}(i)} \cdot \eta_{RF - DC}(f_{i}, Z_{DC})]
其中，转换效率是整流电路、天线和负载阻抗之间阻抗失配(r(P_{f_{RF}}))的变量，反射系数本质上是非线性的，并且是输入功率和入射频率的函数。

1.2 RF能量收集系统设计

• 天线设计要求
  天线是发射和接收电磁（RF/微波）波的基本元件，还能实现电磁波与电信号的相互转换。一个好的天线性能取决于输入阻抗匹配、辐射方向图、辐射波束的方向性、天线效率、增益、电磁信号极化和工作频率带宽等参数。这些参数决定了最大RF功率的传输和接收，如最大接收或发射功率(P_{in})与天线有效孔径(A_{em})成正比：
  [P_{in} = A_{em}W_{i}]
  接收天线的有效孔径面积关系可表示为：
  [A_{em} = \left(1 - \vert\Gamma\vert^{2}\right)\frac{\lambda^{2}}{4\pi}D_{0}]
  其中(\lambda)是入射RF波长，(\eta_{cd})是入射RF辐射效率，((1 - \vert\Gamma\vert^{2}))和(\hat{r}\hat{r} {wa})负责因阻抗和极化失配引起的相关损耗，(D {0})是取决于天线或天线阵列辐射方向图的方向性。