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HF-Praxis 12/2013

Aus Forschung und

Aus Forschung und Technik Weitbereichs-HF-Energie-Harvester höchster Empfindlichkeit versorgt kleine Sensorsysteme Bild 1: Mikrophotographie des HF-Energie-Harvester-Chips. Der neu vorgestellte, selbstkalibrierende und hochempfindliche HF-Energie-Harvester kann eine Ausgangsspannung von 1 V bei einer Empfindlichkeit von –26,3 dBm liefern. arbeit mit der Delft University of Technology und der Eindhoven University of Technology, Holland - einen selbstkalibrierenden HF-Energie-Harvester entwickelt und hergestellt.Er ist in der Lage, HF-Energie bei niedrigeren Eingangsleistungspegeln als bisherige Erntegeräte zu sammeln. Messungen in einer Anechoischen Kammer im Europäischen 868-ISM-Band zeigen eine Empfindlichkeit von –26,3 dBm für 1 V Ausgangsspannung und eine Reichweite von 25 m in einem Büro-Korridor, bei Verwendung einer 1,78-W HF-Quelle. Die maximale End- to-end-Leistungsumwandlungs- Wirkungsgrad des Harvesters beträgt 31,5%. Entscheidende Schaltungsblöcke des HF-Energie-Harvesters sind ein fünfstufiger über Kreuz verbundener Brückengleichrichter, eine Antenne mit hohem Q und eine 7-Bit-Kondensatorbank. Der Gleichrichter wird mit Hilfe der Kondensatorbank mit der Antenne in Resonanz gebracht. Eine Regelschleife wurde vorgesehen, um jegliche Schwankungen im Antennen-Gleichrichter-Interface zu kompensieren und die Antennenspannng zur Erhöhung der Empfindlicheit rein passiv zu Wird er in Verbindung mit einer speziellen HF-Quelle oder auch im normal vorhandenen Umgebungs-HF-Feld eingesetzt, hat er das Potential, ein kleines Sensorsystem zu betreiben. Der Harvester zeigt ein ausgezeichnetes Funkbereichs-Verhalten, was zu einer erweiterten Fläche führt, die durch die HF-Quelle abgedeckt werden kann. Imec and Holst Centre hat - in Zusammenerhöhen. Die Kondensatorbank und der Gleichrichter wurden in Standard-90-nm-CMOS-Technologie hergestellt und sind ESD geschützt. Die aktve Die-Fläche beträgt nur 0,029 mm 2 . Mit diesem Design sind mehrere Beschränkungen bisheriger RF- Energie-Harvester überwunden. Die heutigen HF-Harvester haben entweder eine zu geringe Empfindlichkeit oder erfordern Kalibrierung, einen speziellen Technologie-Prozess oder eine große Chip/Antennenfläche. Verglichen mit bisherigen Lösungen benötigt das neue Bauelement, das auf einer niedrigeren Frequenz arbeitet, eine kleinere Antennenfläche, was Applikationen begünstigt, die einen kleinen Formfaktor erfordern. Und Dank seiner hervorragenden Empfindlichkeit und großen Reichweite kann jetzt eine erweiterte Fläche von der HF- Quelle abgedeckt werden. Das macht das Bauelement geeignet zur Spannungsversorgung kleiner Sensorsysteme in Applikationen, wo andere Energiequellen wie Licht, Vibration oder thermische Gradienten nicht zur Verfügung stehen. Die neue Entwicklung ebnet auch den Weg zum Ernten von Umgebungs HF-Energie wie sie z.B. von WiFi- und GSM- Signalen geliefert wird. ■ Imec www.imec.be Bild 2: Prototyp des HF-Energie-Harvesters, rechts im Größenvergleich mit einem 5-Cent-Stück. 6 hf-praxis 12/2013

“Ich will heute einen Signal-Analysator, … … der sich auch übermorgen noch für Anwendungen von gestern und morgen eignet.” Der neue Agilent PXA-Analysator – das zukunftstauglichste Test-Tool für die Signalanalyse: Aufrüstbare Hardware wie CPUs, Festplatten, I/O und Erweiterungseinschübe – damit verwirklichen Sie Ihre Ziele von heute und morgen. Wie alle Analysatoren der X-Serie, besticht er durch das Gesamtkonzept aus moderner Hardware, bewährten und richtungsweisenden Messalgorithmen sowie innovativer Software. Und Ihre Aufgaben von gestern erledigt er ganz nebenbei. PXA Signal-Analysator (N9030A) -172 dBm DANL und ±0,19 dB Amplitudengenauigkeit Messanwendungen: Rauschzahl, Phasenrauschen, Pulsanalyse Bis zu 160 MHz Analysebandbreite und ZF-Ausgangsoptionen für noch mehr Bandbreite VSA und >25 Mess-Applikationen für moderne Kommunikations-Signale und vieles mehr Realtime Analyzer Fähigkeit, aufrüstbar für alle Modelle Bis 50 GHz und erweiterbar bis 1,1 THz Hohe Sicherheit durch herausnehmbares Festplattenlaufwerk Code-kompatibel zu Agilent PSA, Agilent/HP 856x und HP 8566/68 Erneuern Sie Ihre Technik noch heute: - Tauschen Sie Ihren alten Analysator und sparen Sie beim Kauf eines neuen PXA - PXA-Kompatibilitätsinformationen unter: www.agilent.com/find/evolve © 2013 Agilent Technologies, Inc. Deutschland: 07031 464 6333

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© beam-Verlag Dipl.-Ing. Reinhard Birchel