光无线通信系统技术浅析
肖钰+龚学成
（扬州大学信息工程学院）
摘 要：能量采集技术作为一种环保方便的延长系统的使用寿命的有效途径，近年来备受关注。本文描述了通信系统几个具有代表性的能量采集技术，重申其重要作用和意义。
关键词：能量采集；压电技术；太阳能；激光
传统的能量通过有限能量的电池供应，不仅需要固定时间更换，而且在环境恶劣的条件下很难操作。而从周围环境中可利用的再生资源进行采集能量，如太阳能、风能，来供应能量受限的无线网络不仅环保而且十分方便。近些年来，一种新兴的可利用资源无线频率信号（RF）引起了专家学者的關注[1]。由于无线频率信号中不仅包含有用的信息，同时还携有可利用的能量。因此，能量受限的无线通信网络用户可以在能量收集的同时进行相关的信号处理[2]。不仅如此，能量采集技术也为移动用户带来方便。基于以上现状，本文将机械能、太阳能供电及激光主动供电这几种能量采集技术进行了分析和对比。
1 机械能
由于机械振动能量的普遍存在性，合理地利用振动能量将会是一种有效的方法。而压电能量采集技术速度快、无电磁干扰、成本低的特点使得其脱颖而出。
该技术的原理是：当系统在外界力作用下，根据能量守恒定律，该外部机械能可以转换为弹性势能，动能，机械损耗能以及电能，电能经过压电能量采集电路可应用于负载。参考文献[3]中讨论了三种经典的压电能量采集技术：被动式、半主动式及主动式，在理论上分析了其原理和框架。文献[4]对改进型能量采集电路进行了阐述。
压电能量采集技术已经有了很大的进步，但是仍处在研发阶段，还未大规模应用。
2 太阳能
能量密度高的特点使太阳能在能量采集技术中得到了广泛应用，太阳能采集模块采集到太阳能后存储到能量储存模块，与此同时，管理模块会进行充放电的控制以及电路的监测。
文献[4]说明了Heliomote、Fleck和ZebraNet系统由于对电压大小的限制，使得能量利用率不高。文章又对比分析了Ambimax、Duracap等系统的优缺点，总结出目前太阳能采集系统最大的瓶颈是能量利用率不高。
3 激光主动供能
所谓“激光”，即“受激辐射的光放大”，众所周知，电子分布在不同的能级上，受到光子激发后，高能级电子会发生跃迁，从而辐射出与激发它的光同性质的光。文献[5]提出了一种“单对多”的供能网络，得到了最大功率点追踪的实现方法。但是在实际应用场景下，此方法的研究工作有待进一步开展。
结束语
能量采集通过收集周围环境中的微小能量，将之转换成电能，绿色环保效率高，将成为通信领域最有潜力的研究方向之一。
参考文献
[1]L. R. Varshney，“Transporting information and energy simultaneously， ”in Proc. 2008 IEEE ISIT.
[2]P. Grover and A. Sahai，“Shannon meets Tesla： wireless information andpower transfer，” in Proc. 2010 IEEE ISIT.
[3]张利伟，郑国强，李继顺.压电能量采集技术研究[J].火力与指挥控制，2013.
[4]肖志良.太阳能供电无线传感器网络的能量采集新技术[J].电子元件与材料，2013.
[5]陈韬.无线传感器网络的激光主动供能能量采集系统研究[J].重庆大学，2012.
