1.一种射频能量收集系统,其特征在于:包括射频天线、控制电路、匹配升压网络、RF-DC整流器、自启动电路、迟滞电压比较器、VDD端能量存储单元、VL端能量存储单元、开关SL、电压检测电路、VST端备用能量存储单元、第一能量转换电路、第二能量转换电路、LDO稳压电路和基准电流源及参考电压产生电路;
所述射频天线将接收到的射频能转化为交流电VRF输入到匹配升压网络中,匹配升压网络的输出信号VM接RF-DC整流器的输入端,RF-DC整流器的输出信号VR接自启动电路的输入端和开关SL的一端,自启动电路的VDD电压输出端接VDD端能量存储单元和迟滞电压比较器的一个输入端,自启动电路的输出信号UVLO接入控制电路和第一能量转换电路;
开关SL的另一端接VL端能量存储单元的输入端,VL端能量存储单元的电压输出端接第二能量转换电路的一个输入端和LDO稳压电路的输入端,电压检测电路对VL端能量存储单元输出的电压进行检测,电压检测电路的检测信号VDVL接入控制电路和第二能量转换电路的另一个输入端,第二能量转换电路的输出信号VST接VST端备用能量存储单元的输入端和迟滞电压比较器的另一个输入端,VST端备用能量存储单元的输出信号接入第一能量转换电路;迟滞电压比较器的输出信号VCM接入第一能量转换电路和控制电路,第一能量转换电路的输出信号接第一能量存储单元;基准电流源及参考电压产生电路向LDO稳压电路提供参考电压VREF,同时为各个电路提供偏置电流IREF;控制电路产生稳定的开关信号。
2.根据权利要求1所述的射频能量收集系统,其特征在于:所述RF-DC整流器包括第零NMOS管M0、第一~九PMOS管M1~M9和第零~九电容C0~C9;
输入信号VM接C0、C2、C4、C6和C8的一端,输出信号VR接M9的漏极和C9的一端,M0~M9的衬底均与自身的漏极相连,M0的漏极和M1的栅极接地,M0的源极连接M1的源极、C0的另一端和M2的栅极,M1的漏极连接M0的栅极、电容C1的一端、M2的源极和M3的栅极,M2的漏极连接M3的源极、C2的另一端和M4的栅极,M3的漏极连接M4的源极、C3的一端和M5的栅极,M4的漏极连接M5的源极、C4的另一端和M6的栅极,M5的漏极连接M6的源极、C5的一端和M7的栅极,M6的漏极连接M7的源极、C6的另一端和M8的栅极,M7的漏极连接M8的源极和C7的一端,M8的漏极连接M9的源极和C8的另一端,M9的栅极连接自身的漏极,C1、C3、C5、C7、C9的另一端均接地。
3.根据权利要求1所述的射频能量收集系统,其特征在于:所述自启动电路包括最大电压选择电路、第十电容C10、第一反相器、第二反相器、第十~二十一PMOS管M10~M21、第二十二~二十六NMOS管M22~M26;
输入信号VR连接M21的源极和最大电压选择电路的一端,输出电压VDD连接M26的源极和C10的一端,C10的另一端接地,M10~M17的衬底彼此相连后接入VDD电压,M10的源极接入VDD电压,M10的漏极连接M11的源极,M11的漏极连接M12的源极,M12的漏极连接M13的源极,M13的漏极连接M14的源极,M14的漏极连接M15的源极,M15的漏极连接M16的源极,M16的漏极连接M17的源极,M17的漏极接地,M10和M11的栅极与自身的漏极相连,M12的栅极连接M13的漏极,M13的栅极连接M14的栅极和漏极,M14的漏极连接M22~M25的栅极,M15~M17的栅极相连后接地,M20的栅极、衬底与源极接入VDD电压,M22~M25的衬底接地,M22的漏极连接M19的漏极、M20的漏极、M24的漏极和第一反相器的输入端,M22的源极连接M23的漏极,M24的源极连接M25的漏极,M23和M25的源极接地,第一反相器的输出端连接第二反相器的输入端,第二反相器的输出端连接M26的栅极,M21的栅漏极连接M26的漏极和最大电压选择电路的另一端,M21的衬底连接最大电压选择电路的输出端。
4.根据权利要求1所述的射频能量收集系统,其特征在于:所述迟滞电压比较器包括第二十七~第三十二NMOS管M27~M32、第三十三~第三十八PMOS管M33~M38;
输入信号VDD与VST分别接入M31和M32的栅极,输出信号VCM连接M30和M37的漏极,M27的漏极连接基准电流源,M27~M30的源极接地,M27~M32的衬底接地,M28的栅极连接M27的栅极与漏极,M28的漏极连接M31和M32的源极,M31的漏极连接M33、M34的漏极以及M35的栅极,M32的漏极连接M35、M36的漏极以及M34的栅极,M33的栅极连接自身漏极以及M38的栅极,M36的栅极连接自身漏极以及M37的栅极,M33~M38的衬底以及源极连接到VL电压,M37的漏极连接M30的漏极,M30的栅极连接M29的栅极以及漏极,M29的栅漏极连接M38的漏极。
5.根据权利要求1所述的射频能量收集系统,其特征在于:所述LDO稳压电路包括第三十九~第四十六NMOS管M39~M46、第四十七~第五十三PMOS管M47~M53、第一R1、第二电阻R2和第十一电容C11;
M39的漏极连接基准电流源,M40的栅极连接M39的漏极与栅极,M40的漏极连接M47的漏极与栅极,M47~M50的栅极互相连接,M51与M52的源极连接到M48的漏极,M51的栅极连接基准电路的参考电压,M51的漏极连接M41的栅漏极和M42的栅极,M52的漏极连接M42的漏极、M43的栅极和M46的源极,M52的栅极连接串联R1、R2的中间,M49的漏极连接M43的漏极、M53的栅极和C11的一端,C11的另一端连接M46的漏极,M39~M44的源极接地,M50的漏极连接M45的栅漏极和M46的栅极,M45的源极连接M44的栅漏极,M53的漏极连接电阻R1的一端和输出端VOUT,R2的另一端接地,M47~M53的衬底接VL,M47~M50的源极连接VL,M39~M46的衬底接地。
6.一种权1~5所述射频能量收集系统的控制方法,其特征在于:所述射频天线将射频能变换为交流能输入匹配升压网络中,匹配升压网络将接收到的较低幅度的交流电VRF变换为较高幅度的交流电VM,RF-DC整流器将交流电VM转化为直流能量,并输出电压VR;当VDD电压低于阈值电压a时,RF-DC整流器的输出直流能量将通过自启动电路对VDD端能量存储单元进行充电,使VDD电压不断增大;当VDD电压增加到高于阈值电压b时,自启动电路关闭,系统进入射频能量提取模式,控制电路开启开关SL,使RF-DC整流器的输出直流能量对VL端能量存储单元进行充电,LDO稳压电路输出稳定的电压VOUT;电压检测电路对VL端能量存储单元输出的电压进行检测,检测结果VDVL接入控制电路,控制电路据此建立VL端能量存储单元与VST端备用能量存储单元的导通路径;当第一能量转换电路检测到UVLO处于高电平、迟滞电压比较器的输出信号VCM处于低电平时,建立VST端备用能量存储单元与VDD端能量存储单元的导通路径。