Revision: A High Conversion Gain Envelope Detector with Wide Input Range for Simultaneous Wireless Information and Power Transfer System

 

. Para implementar la recolección de energía de RF y la recepción inalámbrica de datos en nodos de sensores inalámbricos, una solución consiste en utilizar dos enlaces en diferentes bandas de frecuencia para recolectar energía de RF y transferir datos inalámbricos por separado. Generalmente, la señal de energía de RF es mucho más intensa que la señal de datos de RF. Estas dos bandas de frecuencia deben estar suficientemente separadas para proteger la señal de datos de RF de interferencias 

to. La señal de RF recibida se utiliza tanto para la recolección de energía como para la transferencia de datos. La modulación de amplitud (AM) es la preferida en estas aplicaciones debido a su menor consumo de energía y la menor complejidad del circuito de demodulación 

Diodo Schottky LSM115J

Tipo de EH (Energy Harvesting):
Se trata de un sistema de recolección de energía RF (radiofrecuencia) basado en un rectificador de onda portadora y un conversor DC-DC con seguimiento del punto de máxima potencia (MPPT).

Funcionamiento:
El sistema utiliza un detector de envolvente compuesto por un par diferencial PMOS y un transistor NMOS como fuente de corriente, junto con un amplificador de error para regular la tensión de sesgo. La señal de salida se amplifica y se usa para alimentar el sistema.

Estructura:
El detector de envolvente incluye transistores PMOS y NMOS, un amplificador de error, y un circuito de retroalimentación para ajustar el voltaje de sesgo. La estructura de RF incluye un rectificador y un conversor DC-DC para mejorar la eficiencia de la conversión.

Frecuencia:
El sistema está diseñado para operar en la banda de 915 MHz de frecuencia de portadora con modulación AM de 2 Mbps y un índice de modulación de 0.05.

Eficiencia de Conversión DC-RF / RF-DC:
La eficiencia de conversión de energía RF a DC (PCE) alcanzó hasta un 55.2% en la mejor condición, con un rango de entrada de potencia desde −17.5 dBm a −2.5 dBm.

Eficiencia Recolección de Energía:
Se obtuvo una eficiencia de conversión de energía RF a DC máxima de 55.2% cuando la potencia de entrada era de −12.5 dBm y la resistencia de carga era de 150 KΩ.

Software usado:
Las simulaciones y cálculos fueron realizados con herramientas de simulación como Spectre, empleando el proceso estándar de CMOS de 0.18 µm.

Almacenamiento de Energía:
El sistema no requiere batería, ya que utiliza un rectificador y un conversor DC-DC con seguimiento del punto de máxima potencia (MPPT) para almacenar la energía y alimentar el detector de envolvente.

Estrategia para la EH:
La estrategia utilizada incluye la implementación de un conversor DC-DC trabajando en modo de conducción discontinua (DCM) junto con un seguimiento del punto de máxima potencia (MPPT) para optimizar la recolección de energía con variaciones de la potencia de entrada.

Aporte que menciona:
El sistema propuesto de recolección de energía RF sin batería y el detector de envolvente logran un rango de entrada de 0.25–1 V y una ganancia de conversión de 20.37 dB mediante la técnica de sesgo adaptativo, lo que mejora respecto a trabajos anteriores. Además, elimina la necesidad de batería, lo que lo convierte en una buena opción para aplicaciones SWIPT en redes de sensores inalámbricos (WSN).