RFエネルギーハーベスターは、ガジェットに電力を供給するためのSWRとして使用できますか?

RFエネルギーハーベスターをSWRとして使用できますか? 答えは明らかないいえです。これらのツールはまったく異なる機能を果たします。RFエネルギーハーベスターは周囲電力を収集するように設計された回路であり、SWRメーターは比率を測定します。反射波から利用できる少量の電力も、最新のデバイスを充電するには不十分です。

現代のスマートフォンが必要標準充電のための5から10ワットを使用します。この電力レベルは、RFハーベスターが送電線から実際にキャプチャできる電力レベルの数千倍です。

重要なポイント

• RFエネルギーハーベスターは電力を収集します。SWRメーターは比率を測定します。彼らは異なる仕事をします。
• RFハーベスターには、SWRを測定する部品がありません。彼らは前進力と反射力の違いを見分けることができません。
• 反射力は非常に小さいです。それは十分ではないです充電電話またはその他の最新のガジェットを使用します。
• 無線システムは低いSWRを必要とする。これは、反射パワーが少ないことを意味する。オペレータはそれを使用しないで、反射された力を取り除こうとします。

RFエネルギーハーベスターをSWRとして使用できますか?

RFエネルギーハーベスターをSWRメーターとして使用できるかどうかという問題は、それらの基本的な設計の誤解に起因しています。両方のデバイスがRFエネルギーと相互作用しますが、内部回路と究極の目標は世界的に離れています。1つは電力を収集するために構築され、もう1つは信号比を分析するために構築されます。

さまざまなコア関数

RFエネルギーハーベスターの主な仕事は、周囲の電波から可能な限り多くの電力を捕捉して蓄積することです。その設計は、電力収集の効率を優先します。エンジニアはこれを達成するためにいくつかの手法を使用します。

• レクテンナアレイ: これらのシステムは、複数のアンテナを使用して、さまざまなソースから一度にエネルギーを収集します。
• 高利得アンテナ: 特別なアンテナ設計は、反射面や特定の供給技術を使用することもあり、捕捉されるRFエネルギーの量を最大化します。
• 高効率整流器: 内部回路は、弱い着信AC無線信号を最小限の損失で使用可能なDC電圧に変換するように最適化されています。

対照的に、SWRメーターはまったく異なるタスクを実行します。その主な機能はにあります送信機からアンテナへのエネルギー伝送の効率を評価するを使用します。2つの間のインピーダンス整合を測定します。良好な一致は、電力の大部分がアンテナによって放射されることを意味する。一致が悪いということは、電力が送信機に向かって反射されることを意味します。これは非効率的であり、機器に損傷を与える可能性があります。主要な質問は、RFエネルギーハーベスターをSWRとして使用できますか、この基本的な目的の違いによって答えられます。1つはコレクター、もう1つは検査官です。

測定回路の欠如

これら2つのデバイスの内部コンポーネントは、交換できない理由を明らかにします。RFエネルギーハーベスタは、電源回路である。SWRメーターは測定器です。

SWRメーターには、分析用の非常に特殊なコンポーネントが含まれています。最も重要な部分は方向性カプラーを使用します。この特殊な回路は、フォワードパワー (アンテナに向かう) と反射パワー (アンテナから戻る) を別々に分離してサンプリングすることができます。方向性カプラがなければ、2つの波を区別することは不可能である。次に、メーターは単純なダイオード整流器を使用して、これらの小さなRFサンプルをDC電圧に変換します。コンデンサ比較のためにメーターに供給されます。

RFエネルギーハーベスターは、この全体の測定セットアップを欠いている。その回路は、電力変換と管理のために設計されています。

注:典型的なRFハーベスティング回路には、受信アンテナ、特定の周波数にチューニングするためのマッチングネットワーク、およびパワーマネジメントIC (PMIC)を使用します。このPMICは複雑なチップであり、多くの場合、低収穫電圧を上げるためのブーストコンバータと、コンデンサまたはバッテリー。

それらのコアコンポーネントを比較すると、区別が明確になります。

方向性結合器がないことが、RFエネルギーハーベスターをSWRメーターとして使用できる最大の理由です。前方と反射パワーを分離して比較する物理的な方法はありません。

パワーコレクション対比率分析

最終的な違いは、各デバイスがどのようにインピーダンス整合に近づくかにあります。この概念は両方の中心ですが、反対の目標を追求しています。

RFエネルギーハーベスターがうまく機能するためには、その負荷インピーダンスは複素共役ソース (アンテナ) インピーダンスの。この条件により、最大の電力伝達が保証され、回路が着信電波から可能な限り多くのエネルギーを吸収できるようになります。目標は、すべての力を「引き込む」意図的なミスマッチを作成することです。

無線伝送ラインの場合、目標は反対です。SWRを最小化するには、負荷インピーダンス (アンテナ)完全に一致する伝送ラインの特性インピーダンス (例えば、50オーム)。これは反射を防ぎ、信号が放射のためにアンテナにスムーズに移動することを保証します。

したがって、ハーベスターを効率的に集電する設計哲学は、効率的なアンテナシステムに必要なものとは正反対です。RFエネルギーハーベスターをSWRとして使用できるかどうかの回答は、一方がミスマッチからエネルギーを吸収するように設計されているのに対し、もう一方はまったく同じミスマッチの欠如を測定するように設計されていることに気付いたときに簡単です。

収穫された力の現実

無駄なRFエネルギーを捕捉するという考えは魅力的である。しかし、数字は厳しい現実を明らかにしています。反射波から利用可能な電力量は非常に小さい。また、現代の電子機器が必要とするものよりもはるかに少ないです。このセクションでは、収穫したいと思うパワーと、デバイスが実際に必要とするパワーとの大きな違いについて説明します。

反映されたパワーレベルの説明

高い立波比 (SWR) はインピーダンス不整合を示す。このミスマッチにより、送信機の電力の一部がアンテナから放射されるのではなく、伝送ラインを反射して戻ります。この反射された力は本当の現象ですが、その量はしばしば誤解されます。

100ワットの電力を送信するラジオを想像してみましょう。反射されるパワーの量は、SWRに直接依存する。より高いSWRはより多くの反射パワーを意味する。

3:1の非常に悪いSWRでも、25ワットだけが反映されますを使用します。RFエネルギーハーベスターは、このAC電力を使用可能なDC電力に変換する必要があります。この変換プロセスは完全ではありません。整流などのコンポーネントを使用するハーベスティング回路におけるRF-DC変換の効率ダイオード、低くすることができます。研究ショー効率はしばしば28% から77% の範囲です特定の入力パワーレベルの理想的な条件の下で。送電線に接続されたハーベスターは、最悪の場合のSWRシナリオでも、数ワットしかキャプチャしない可能性があります。

収穫された力とガジェットのニーズ

収穫される可能性のある少量の電力は、現代のガジェットの需要とはまったく対照的です。単純なUSB-Cデバイスが描画する可能性があります5ボルトで1.5アンペア、これは7.5ワットに相当します。USB Power Delivery (PD) を使用するより高度なデバイスは、はるかに多くを必要とします。

現代のスマートフォンは、標準充電に5〜10ワットを必要とすることがよくあります。高速充電プロトコルは20ワット以上を要求できます。これは、RFハーベスターが現実的に提供できるよりも数千倍の電力です。

RFエネルギーハーベスティングは、実際の有用な技術です。ただし、まったく異なるクラスの電子機器用に設計されています。その目的は、ミリワット (1000分の1ワット) またはマイクロワット (100万分の1ワット) で動作する超低エネルギーデバイスに電力を供給することです。

RFハーベスティングの実際の例は次のとおりです。

• 環境センサー: 小さなセンサー温度または湿度を監視し、データを定期的に送信します。
• 占有検出器: 周囲のWi-Fi信号から電力を消費するスマート照明またはセキュリティ用のモーションセンサー。
• ワイヤレスセンサーノード: これらのデバイスは、超低電力のような特殊なコンポーネントを使用しますマイクロコントローラー少量のエネルギーを消費するウェイクアップレシーバー (WuRx)。

これらのコンポーネントの消費電力は非常に低く、エネルギー収集に適しています。

グラフが示すように、これらのコンポーネントはマイクロワットで動作します。このレベルの電力でスマートフォンを充電しようとすると、プールをスポイトで満たすようなものです。

低SWRの目標

最後のポイントが最も重要です。どの無線システムにおいても、反射電力は望ましくない。ラジオオペレーターは一生懸命働いています排除それを収穫しないでください。目標は、常に可能な限り低いSWRを達成することです。理想的には完全な1:1の比率。1.5:1未満のSWRは優れていると見なされますを使用します。

高いSWRにはいくつかの悪影響があります。

1. 効率の低下: 反射パワーはアンテナに届かないパワーです。これにより、信号の強度と伝送の有効範囲が低下します。
2. コンポーネントのストレス:高い反射電力は、送電線の電圧ピークを増加させます。これにより、送信機の最終アンプステージの電子部品に大きなストレスがかかり、過熱や故障につながる可能性がありますを使用します。

したがって、無線オペレータの目標は、最小限の反射電力で非常に効率的なシステムを作成することです。これは、電力を収穫できる状況を作り出すこととは正反対です。収穫可能な電力を生成するために意図的に高いSWRを作成すると、送信機が損傷し、そのパフォーマンスが低下します。

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「Rfエネルギーハーベスターをswrとして使用できますか」という答えは、しっかりしたいいえです。RFハーベスターの回路は、低エネルギー産業用センサーのために少量の周囲電力を集める、信号比を測定しない。送電線の反射電力も望ましくなく、ガジェットを充電するには弱すぎます。

信頼できる性能のために、オペレータはアンテナシステムを合わせるのに専用のSWRのメートルを使用するべきです。充電デバイスについては、次のような標準的な方法に依存する必要がありますUSB充電器またはAC電源アダプタを使用します。

よくある質問

### SWRを測定するためにハーベスターを変更できますか?

いいえSWRのメートルは働くために方向性のカプラーと呼ばれる特定の部品を要求します。この回路は、測定のために前方と反射電力を分離します。RFハーベスターにはこの部分がないため、SWR分析のために変更することはできません。

# # # RFエネルギーハーベスターの回路の主な仕事は何ですか?

💡その回路は弱い電波を捕らえます。のようなキーコンポーネント整流ダイオードそして力管理IC (PMIC) はDC力の小さい量にこのエネルギーを変えます。このパワーは、ワイヤレスセンサーなどの超低エネルギーデバイスにのみ適しています。

# ## 反射力を使うのが悪い考えなのはなぜですか?

反射力は非効率的なシステムの兆候です。それは送信機の最終的なアンプにストレスを引き起こしますトランジスタそして过热および故障につながることができます。ラジオオペレーターは、反射電力を使用するのではなく、排除するように働きます。

### 実際のRFハーベスターはどれくらいの電力を集めることができますか?

🔌ハーベスターは通常、周囲のソースからマイクロワットまたはミリワットを収集します。これは、スマートフォンが必要とする5〜10ワットの数千倍です。パワー差が大きすぎて克服できません。