เทคโนโลยีการเก็บเกี่ยวพลังงาน RF

ชีวิตประจำวันของเรามีอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เพิ่มมากขึ้นเรื่อยๆ และทั้งหมดต้องใช้แหล่งจ่ายไฟบางประเภทเพื่อให้ทำงานได้อย่างถูกต้อง โชคดีที่มีพลังงานหลายรูปแบบอยู่รอบตัวเรา ซึ่งสามารถแปลงพลังงานลม พลังงานแสง พลังงานจลน์ของวัตถุให้เป็นพลังงานไฟฟ้า และแม้กระทั่งเก็บเกี่ยวพลังงานบางส่วนจากการส่งสัญญาณวิทยุความถี่สูง

ที่พบไม่บ่อยแต่ได้รับความนิยมอย่างรวดเร็วคือรูปแบบการเก็บเกี่ยวพลังงานจากสัญญาณ RF/ไมโครเวฟ ซึ่งสามารถเก็บเกี่ยวได้จากสถานีวิทยุกระจายเสียง/โทรทัศน์และอุปกรณ์ไร้สาย โครงการเก็บเกี่ยวพลังงานนี้สามารถทดแทนแบตเตอรี่ในการใช้งานที่ใช้พลังงานต่ำ เช่น เซ็นเซอร์ Internet of Things (IoT) และแท็กระบุความถี่วิทยุ (RFID) การนำพลังงานกลับมาใช้ใหม่ช่วยลดต้นทุนการดำเนินงานและเพิ่มประสิทธิภาพการใช้พลังงานของระบบและอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่มีอยู่

RF เป็นแหล่งเก็บเกี่ยวพลังงานอันอุดมสมบูรณ์ และถูกปล่อยออกมาจากเครื่องส่งสัญญาณวิทยุหลายพันล้านเครื่องทั่วโลก รวมถึงโทรศัพท์มือถือ สถานีฐานโทรศัพท์มือถือ และสถานีฐานส่งสัญญาณโทรทัศน์/วิทยุ ดังนั้นจึงกลายเป็นกระแสในการใช้พลังงาน RF เพื่อจ่ายไฟให้กับวงจรไฟฟ้ากำลังต่ำบางวงจร

แนวคิดในการเก็บเกี่ยวพลังงานจาก RF ไม่ใช่เรื่องใหม่และกระบวนการนี้ค่อนข้างง่าย คลื่นวิทยุไปถึงเสาอากาศและทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงความต่างศักย์ตลอดความยาวของเสาอากาศ ความแตกต่างที่อาจเกิดขึ้นนี้ทำให้ตัวพาประจุเคลื่อนที่ไปตามความยาวของเสาอากาศเพื่อพยายามทำให้สนามเท่ากัน และวงจรรวม RF-DC ก็สามารถจับพลังงานจากการเคลื่อนที่ของตัวพาประจุเหล่านี้ได้ พลังงานจะถูกเก็บไว้ชั่วคราวในตัวเก็บประจุ จากนั้นใช้เพื่อสร้างความต่างศักย์ไฟฟ้าที่ต้องการที่โหลด

สัญญาณพลังงาน RF จะได้รับผ่านเสาอากาศ ดังนั้นความถี่ในการทำงานของเสาอากาศจะต้องเหมือนกับความถี่ของสัญญาณที่ได้รับ หลังจากที่รับสัญญาณ RF ผ่านเสาอากาศแล้ว ก็สามารถใช้ได้ทั้งในตัวแปลง RF-DC และแอปพลิเคชัน RF บริสุทธิ์ ตัวแปลง RF-DC จะแปลงสัญญาณ RF ให้เป็นสัญญาณ DC เพื่อให้สามารถเก็บพลังงานที่ได้รับไว้ในอุปกรณ์จัดเก็บพลังงาน อุปกรณ์กักเก็บพลังงานสามารถจ่ายพลังงานให้กับตัวแปลง RF-DC อุปกรณ์ RF และแอปพลิเคชันที่ใช้พลังงานต่ำ

สามารถสร้างวงจรเพื่อทำการแปลง RF เป็น DC สำหรับระบบย่อยที่มีส่วนประกอบที่มีจำหน่ายทั่วไป การใช้เสาอากาศ คอยล์ชาร์จไร้สาย PMIC (IC การจัดการพลังงาน) ชิปตัวรับพลังงาน ตัวส่งสัญญาณกระตุ้น ฯลฯ ผสมผสานกันต่างๆ สามารถสร้างระบบที่สามารถเก็บเกี่ยวพลังงานจาก RF ได้

สัญญาณพลังงาน RF จะได้รับผ่านเสาอากาศ ดังนั้นความถี่ในการทำงานของเสาอากาศจะต้องเหมือนกับความถี่ของสัญญาณที่ได้รับ หลังจากที่รับสัญญาณ RF ผ่านเสาอากาศแล้ว ก็สามารถใช้ได้ทั้งในตัวแปลง RF-DC และแอปพลิเคชัน RF บริสุทธิ์ ตัวแปลง RF-DC จะแปลงสัญญาณ RF ให้เป็นสัญญาณ DC เพื่อให้สามารถเก็บพลังงานที่ได้รับไว้ในอุปกรณ์จัดเก็บพลังงาน อุปกรณ์กักเก็บพลังงานสามารถจ่ายพลังงานให้กับตัวแปลง RF-DC อุปกรณ์ RF และแอปพลิเคชันที่ใช้พลังงานต่ำ