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射频能量AC/DC电荷泵的MOS实现研究

物理学报 2005年第5期54卷 2424-2428页

作者：姚远石寅中国科学院半导体研究所人工神经网络实验室北京100083

在射频能量AC/ DC的能源转换实现研究中提出一种采用低阈值MOS管构成的高效电荷泵 .新方案消除了现有的肖特基二极管高效电荷泵制作工艺特殊、批次性能不够一致的缺陷 .分析表明 ,通过有机调整MOS管宽长比、器件电容、充电级数等设计参... 详细信息

在射频能量AC/ DC的能源转换实现研究中提出一种采用低阈值MOS管构成的高效电荷泵 .新方案消除了现有的肖特基二极管高效电荷泵制作工艺特殊、批次性能不够一致的缺陷 .分析表明 ,通过有机调整MOS管宽长比、器件电容、充电级数等设计参量 ,可以方便地满足不同的性能要求 ,实现集成制作方便、性能稳定的高效射频能量AC/ DC型电荷泵 .

关键词：射频能量电荷泵 MOS管充电级数二极管

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基于射频和太阳能的混合能量收集器的设计

基于射频和太阳能的混合能量收集器的设计

作者：南映红西安电子科技大学

学位级别：硕士

随着全球自然资源的不断消耗,开发和应用可再生资源的需求愈加受到人们的关注。而且传统的供电方式具有线路复杂和老化维护的问题,需要开发免电池系统和自供电系统。基于以上两点,自发采集环境中各种可持续能源的能量收集器逐渐受到学... 详细信息

随着全球自然资源的不断消耗,开发和应用可再生资源的需求愈加受到人们的关注。而且传统的供电方式具有线路复杂和老化维护的问题,需要开发免电池系统和自供电系统。基于以上两点,自发采集环境中各种可持续能源的能量收集器逐渐受到学者们的关注和研究。对于环境中充斥着各种不同功率密度的射频信号,目前已有技术可以对一定功率密度下的射频能量进行收集。但环境中射频功率密度低,造成收集到的功率能量有限。然而环境中仍旧存在着多种绿色能源,如果能同时收集多种能源,势必会提高能量收集功率。因此,本文设计出一种基于射频能量和太阳能的混合能量收集器,利用接收天线和光敏模块对二者进行收集,并将光敏模块收集到的光照电压作为偏置电压提供给整流二极管,通过射频功率和太阳能在电路中的协同作用,以实现收集到更高功率能量的目的。本文的主要工作包括:首先,结合二极管的理论模型,利用ADS电磁仿真软件对整流二极管的输入阻抗进行分析,对所选整流二极管的工作特性进行验证。同时,设计出一款工作在2.45GHz且射频输入功率为-20～0dBm的混合整流电路,选择单管串联的整流拓扑结构对信号进行转换,通过改进匹配网络结构,在太阳能的作用下使得电路的能量转换效率有所改善。当射频输入功率为-10dBm且光照强度为140lux时,整流电路的整体转化效率仿真和实测结果分别为64.7%和54.9%。并且,基于三维电磁仿真软件HFSS设计出一款工作在2.45GHz宽带圆极化天线,将接收天线与光敏模块及混合整流电路进行系统搭建,完成系统性能测试,实测结果表明,当射频功率从-20dBm到0dBm增加,同时太阳能光照强度从44lux到548lux增加时,系统的能量转换效率从35%增加到73%。其次,针对功率变化范围为-35～-20dBm的射频能量,为了能与太阳能实现协同工作,设计了两款工作在2.45GHz和5.8GHz的双频整流电路,分别为双频双支路整流电路和双频单支路整流电路。当射频输入功率为-30dBm,并与光照电压协同作用于电路时,双频双支路整流电路的整体转换效率为39.3%,双频单支路的整体转换效率为39.9%。另外设计了一款针对2.45GHz和5.8GHz的双频带接收天线,用来与双频单支路电路搭建系统,完成天线和电路的联合仿真。该双频带接收天线在2.45GHz处呈现圆极化特性,在5.8GHz处呈现椭圆极化特性。仿真结果表明,当射频功率从-35dBm到-20dBm增加,同时太阳能光照强度从25lux到122lux增加时,联合仿真的能量转换效率从36.7%增加到58.9%。

关键词：混合能量收集器接收天线整流电路太阳能射频能量双频

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矿井射频能量对雷管安全性的影响

中国矿业大学学报 2011年第1期40卷 18-22页

作者：田子建王帅张立亚明艳杰中国矿业大学煤炭资源与安全开采国家重点实验室北京100083

建立了煤矿井下射频设备与雷管间安全距离的计算模型,分析了模型中各参量的取值,得出射频设备与雷管间的安全距离计算公式.基于该模型,分析了射频发射设备的功率和工作频率变化对安全距离的影响.规定了煤矿井下射频设备与雷管之间的本... 详细信息

建立了煤矿井下射频设备与雷管间安全距离的计算模型,分析了模型中各参量的取值,得出射频设备与雷管间的安全距离计算公式.基于该模型,分析了射频发射设备的功率和工作频率变化对安全距离的影响.规定了煤矿井下射频设备与雷管之间的本安距离,在本安距离条件下,得出矿井射频设备的最低本安发射功率为255 mW,即只要发射功率不超过此功率,射频设备就不会对雷管带来安全隐患,并得出射频设备在不同工作频率下的本安发射功率.

关键词：矿井电雷管射频能量传输线安全距离

射频能量在治疗关节软骨退变中对软骨细胞及基质的影响

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中国矫形外科杂志 2005年第19期13卷 1494-1496页

作者：孙建华刘维钢史晨辉王永明董金波李宽新何斌新疆石河子大学医学院第一附属医院一科 832008

[目的]实验研究射频消融能量大小与关节软骨细胞及基质损伤效应之间的关系。[方法]建立牛膝关节软骨退变模型,模拟膝关节镜环境,射频消融气化仪在15、40、70W的不同能量设置条件下,处理牛膝关节退变软骨1min,同时设置对照组,共分4组,每... 详细信息

[目的]实验研究射频消融能量大小与关节软骨细胞及基质损伤效应之间的关系。[方法]建立牛膝关节软骨退变模型,模拟膝关节镜环境,射频消融气化仪在15、40、70W的不同能量设置条件下,处理牛膝关节退变软骨1min,同时设置对照组,共分4组,每组6份标本,随后行软骨组织块培养,HE染色,FDA/PI双荧光染色,GAG释出率。[结果]随着射频消融能量的增加,空泡率明显增加,软骨细胞死亡率明显增加,GAG释出率明显减少。[结论]随着射频消融输出能量的增加,软骨细胞死亡率明显增加,软骨基质损伤明显加重,射频消融能量大小与关节软骨细胞及基质的损伤呈正相关关系。

关键词：射频消融细胞死亡细胞外基质关节软骨细胞膝关节软骨退变射频能量软骨基质射频消融治疗损伤效应设置条件膝关节退变

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基于射频能量的肠道组织焊接研究

医用生物力学 2021年第5期36卷 790-796页

作者：胡钟欣宗乃馨宋成利周宇涂良勇毛琳上海理工大学医疗器械与食品学院上海200093

目的在射频能量的作用下,通过新型压力可控电极对猪小肠(回肠部分)进行焊接,验证能量组织焊接技术对于肠道结构重建的可行性和安全性。方法将新鲜猪小肠按"黏膜-浆膜"嵌套在负电极上,通过施压圆锥体对正电极施加不同的压合压强(497、796... 详细信息

目的在射频能量的作用下,通过新型压力可控电极对猪小肠(回肠部分)进行焊接,验证能量组织焊接技术对于肠道结构重建的可行性和安全性。方法将新鲜猪小肠按"黏膜-浆膜"嵌套在负电极上,通过施压圆锥体对正电极施加不同的压合压强(497、796、995、1194、1492 k Pa),在射频能量作用下完成肠道组织的焊接,通过撕脱力和爆破压测试研究焊接吻合口的生物力学特性,并对组织热扩散和微观组织结构进行检查。结果在能量输出功率160 W,压合压强995 k Pa,焊接时间为13 s时,肠道吻合口呈现最优的生物力学特性,其撕脱力和爆破压分别达到(8.73±1.11)N和(8.29±0.41)k Pa,且组织微观结构较完整,并能观察到少量游离胶原蛋白。结论射频能量组织焊接技术具有良好的应用前景,能够实现肠道组织快速、稳定的连接,对缩短手术时间、简化操作流程并提高手术质量,具有重要意义。

关键词：射频能量组织焊接新型电极肠道吻合生物力学

双极射频能量处理时间可影响软骨细胞活性和软骨表面轮廓

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中国组织工程研究与临床康复 2011年第41期15卷 7623-7626页

作者：张凯王大平刘建全朱伟民广州医学院广东省广州市510182 深圳市第二人民医院创伤骨科广东省深圳市518035

背景:射频能量已用于处理关节软骨损伤,但其安全性受到质疑。目的:在体外模拟关节镜条件下使用双极射频能量处理软骨损伤,分别通过葡萄胺聚糖检测和扫描电镜观察评估软骨细胞的活力和表面轮廓。方法:无菌条件下,应用双极射频能量分别处... 详细信息

背景:射频能量已用于处理关节软骨损伤,但其安全性受到质疑。目的:在体外模拟关节镜条件下使用双极射频能量处理软骨损伤,分别通过葡萄胺聚糖检测和扫描电镜观察评估软骨细胞的活力和表面轮廓。方法:无菌条件下,应用双极射频能量分别处理新鲜牛膝关节软骨10,20,30,40和50s。处理后取下全层关节软骨,每个标本分为2部分,一部分通过检测葡萄胺聚糖释出率评估软骨细胞的活性,另一部分通过扫描电镜评估软骨的表面轮廓。结果与结论:双极射频能量对软骨细胞造成时间相关的有害效应,软骨细胞的活性与处理时间呈负相关。表面轮廓的光滑度与处理时间呈正相关,处理时间大于20s才可充分光滑软骨表面,达到扫描电镜评分的2分。提示应用双极射频能量处理关节软骨损伤时,软骨细胞的活性和表面轮廓的光滑度与处理时间相关,应谨慎使用射频能量处理关节软骨损伤直至其长期效应得到评估。

关键词：射频能量关节软骨细胞活性扫描电镜表面轮廓

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MR射频能量特定吸收率的计算及其临床应用

中国医疗器械杂志 2014年第6期38卷 423-426页

作者：毕帆王龙辰李斌上海交通大学附属第六人民医院医学装备处上海市200233

该文综述了MR射频能量特定吸收率的基本原理和计算方法,同时讨论了射频能量特殊吸收率在临床上的应用。

关键词：射频能量特定吸收率计算临床应用

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基于人工磁导体的宽带射频能量收集天线研究

基于人工磁导体的宽带射频能量收集天线研究

作者：刘艳阳安徽大学

学位级别：硕士

随着传感器、微处理器等器件功耗的不断降低和超低功耗集成电路的实现,收集环境电磁能量为无线网络节点实现“自供电”将成为现实。环境射频能量收集系统最前端的天线将环境射频能量转换为电信号,其工作带宽、增益方向图等性能直接决定... 详细信息

随着传感器、微处理器等器件功耗的不断降低和超低功耗集成电路的实现,收集环境电磁能量为无线网络节点实现“自供电”将成为现实。环境射频能量收集系统最前端的天线将环境射频能量转换为电信号,其工作带宽、增益方向图等性能直接决定了可收集到的功率水平,该功率水平又进一步影响了后端整流电路的转换效率。所以,天线在环境射频能量收集系统中起着重要的作用。平面螺旋天线是一种常见的超宽带天线,具有工作频带宽、圆极化性能好、体积小、易于共形等优点,是环境射频能量收集天线的首要选择。本文引入人工磁导体(AMC)作为螺旋天线的反射板,以实现天线的单向辐射。同时,利用AMC的零反射相位特性,增加螺旋天线的工作带宽。本文的主要研究成果可归纳如下:(1)设计了一个新型的双层AMC结构,并对双层AMC的设计方法进行分析,通过刻蚀AMC下层的地板引入更多的额外电感,增加AMC的反射相位带宽。相同条件下,单层AMC的反射相位带宽为4.5GHz-5.6GHz,而双层AMC的反射相位带宽达到4.3GHz-6GHz。(2)设计了一款复合螺旋天线,天线结合了平面等角螺旋天线和阿基米德螺旋天线的特性,由始端的等角螺旋线和终端阿基米德螺旋线构成。这种复合螺旋天线结构,明显提高了天线低频端的性能,增加了天线的工作带宽,并减小了传输损耗。(3)把新型双层AMC结构应用到复合螺旋天线上,实现螺旋天线的单向辐射,并详细分析了AMC结构对天线性能的影响,最后设计了一个复合反射板使螺旋天线在2.5-1 OGHz之间,具有良好的轴比特性和较高的增益。(4)借鉴槽缝天线的设计思想,对天线结构进行了改进,减少了端口截断带来的驻波效应。进一步引入电阻来实现天线低频反射电流的吸收,实现更好的宽带圆极化辐射特性。最后又设计了一款弯折结构的巴伦,使天线系统的整体剖面显著降低。结果表明天线在1.5-14.5GHz工作频带内轴比小于3dB,且在整个工作频带内达到7dB的增益稳定(峰值增益为9.7dB)。为整个射频能量收集系统转化效率的提高奠定基础。

关键词：射频能量人工磁导体螺旋天线宽频带圆极化高增益

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基于人工磁导体的射频能量收集系统研究

基于人工磁导体的射频能量收集系统研究

作者：金春阳安徽大学

学位级别：硕士

随着物联网技术的快速发展,智能机器等设备可以连接到互联网,成为信息网络的一部分。物联网的发展将会改变我们监测健康、环境和基础设施的方式,提高设备的运行效率、性能和服务质量。在许多情况下,这些设备将是便携式和无线的,需要用... 详细信息

随着物联网技术的快速发展,智能机器等设备可以连接到互联网,成为信息网络的一部分。物联网的发展将会改变我们监测健康、环境和基础设施的方式,提高设备的运行效率、性能和服务质量。在许多情况下,这些设备将是便携式和无线的,需要用电池进行供电,但是目前电池装置的使用寿命是有限的,需要进行定期更换。伴随着物联网的扩展以及对物联网设备更长时间运行的需求增加,需要更换的电池装置的数量将会变得巨大,这将会产生较大的代价。为了解决这一挑战,同时克服传统的风能、太阳能等能量收集的方式受时间、空间、天气等因素的限制,射频能量收集的解决方案得到广泛的研究。在射频能量收集系统中天线端起着重要的作用,天线的灵敏度及接收范围对系统的工作效率产生重要的影响。本文引入双层紧凑型人工磁导体（Artificial Magnetic Conductor,AMC）结构作为射频能量收集系统的天线端反射板,用于提升天线的接收灵敏度。为了能够使接收系统收集到环境中的射频能量,设计了一款宽带低功率整流电路,实现对环境射频能量的接收。论文的工作主要包含以下几个部分:（1）根据人工磁导体（AMC）结构的基本理论,对单层和双层AMC结构特性进行了分析研究。接着将双层AMC结构与单层AMC结构进行了比较,得出双层AMC结构具有更加紧凑的结构特性。（2）将双层AMC结构用于射频能量收集系统的天线端设计,设计了一款工作在2.4GHz的加载双层AMC结构的高增益低剖面天线。同时为了进一步提高天线的接收范围,设计了一款工作在1.67-2.59GHz的基于双层AMC结构的宽带圆极化高灵敏度接收天线。（3）为了使得接收天线收集到的射频能量更多的转换成直流能量,设计了一款工作在1.68-2.42GHz的低功率宽带整流电路,通过引入谐振电感的方式产生一个新的谐振频点,将整流电路的固有谐振频点及谐振电感产生的谐振频点与匹配电路的谐振频点进行耦合,实现宽带低功率整流电路。（4）搭建了射频能量接收系统,分别对系统的定向接收性能及环境射频能量收集性能进行了测试分析,实现接收系统在低功率条件下进行供电。

关键词：射频能量人工磁导体低剖面宽频带圆极化高灵敏度