这一切看起来都很简单，而且乍一看，很有道理。我们生活在一个充满电子信号的世界——无线电、电视、Wi-Fi 和手机信号，这些只是其中几个显而易见的信号。随着移动设备 可穿戴设备 和 物联网 (IoT)的出现，电子研发的主要重点之一就是开发耗电量极小的应用程序。
为什么不安装一个小天线来捕捉一些无线电频率并对其进行整流呢？很容易就能获得微瓦左右的电量，然后用它慢慢地给 电池 或 超级电容器充电。这足以为物联网设备供电，该设备只需偶尔打开、传输读数，然后重新进入睡眠状态。然后，在我们的物联网设备再次启动后，射频收集将恢复，大量存储的能量等待下一次唤醒。
嗯，至少理论上是这样。听起来还不错。毕竟，电视台会辐射出大量的射频。在所有调谐电视接收机的总和中，只有极小一部分会在检测器阶段耗散。其余的能量都在外面，等待着被采集。
射频收集技术
射频能量收集从 天线开始。给定的天线只能有效地收集来自近似频率组的辐射功率。一个很好的起点是超高频 (UHF) 和甚高频 (VHF) 电视的例子。即使在 500 MHz 时，偶极子天线的长度也会为 0.3 米。这已经引起了人们的警惕，因为这需要花费相当大的空间来收集微弱的功率。此外，天线必须相对于电视台的发射天线放置在特定的空间方向上。这两个要求使得它作为可穿戴设备来说并不实用。
收集器的接收天线具有 50 欧姆的阻抗，必须与设备其余部分的 输入阻抗 相匹配。然后，天线处收集的电压必须增加到至少一伏，以便可以将其整流为直流电。这可以通过一种称为 电荷泵的装置来实现，它可以增加电压，但当然不能增加总射频功率。
射频能量收集研究
一系列有趣的实验主要集中在收集距离 6.5 公里的日本东京电视广播站产生的射频功率。该项目的框图如下。
图 1：射频能量收集装置的系统级描述表示。（来源：佐治亚理工学院，“一种无需电池、可从地面电视广播中远程获取无线能量的能源收集装置”）
该项目由佐治亚理工学院与东京大学的研究人员联合进行。在该实施例中，前述电荷泵包含在 RF-DC 块内。
下图总结了该项目的重要成果。绿色图块表示在 6.5 千米的相关距离内，天线从日本电视特有的 UHF 频率辐射中捕获的微瓦功率。蓝色和红色带分别代表将框图中提到的超级电容器充电至 1.8 伏和 3.0 伏所需的电量。
图 2：超级电容器在合理的时间内充电至 2.9 伏。（来源：佐治亚理工学院，“一种无需电池、可从地面电视广播中远程获取无线能量的能源收集装置”）
射频能量收集的局限性
物联网设备远程射频收集的支持者声称，这种方法将有助于为城市地区的远程传感器供电。但是，正如我们所见，需要相对较长的天线，并且必须紧密朝向电视台或其他电源。而且，如果电源发生转移或改变，所有相应的物联网设备都必须重新调整。这就违背了为物联网部署电能收集的初衷，即避免实际接入被供电设备的任务。单凭天线要求，就使得可穿戴设备的远程能量收集变得不切实际。
如果考虑到太阳能的利用率远高于发达国家普通居民区所允许的射频量，就很难证明部署的合理性。此外，这种情况不太可能改变，因为在任何向公众开放的空间中，入射的射频功率都是有限的。无论如何，这些限制很可能会缩减，因为人们担心射频暴露可能会给健康带来风险。
RF 能量收集解决方案
用于能量收集的定向射频
在某些情况下， 传感器 会被部署在难以接近的区域，或者该区域本身对人类有危险。在这些情况下，已经开发出一种方法，其中传感器不是通过收集随机电能来供电，而是通过收集专门针对传感器的电能来供电。技术人员不需要依赖复杂的天线的变化或电视信号的存在与否，而是可以从安全距离将射频发射器照射到设备上。
Powercast Corporation 提供评估套件，帮助组织探索这项技术的可能性。该公司的 P2110-EVAL-02 评估套件可从 Arrow Electronics 购买。数据表显示，它包括一个射频发射器和接收器、一个天线和一个充电板，以利用传输的电力。当然，另一个值得探索的重要领域是 RFID。
RFID - 远程频率识别
远程频率识别（RFID）使用无线电波信号来识别被标记的物体。读取标签的设备将标签置于射频信号中，这有两个目的。首先，标签（一种微型电子设备）“收集”入射的射频能量，并利用该能量为自身供电。然后，包含存储的数字识别信息的标签将数据传回读取器。
读取器现在知道它所扫描物品的身份。与可视条形码标签相比，这些标签可能非常小。此外，人工店员可以远距离进行识别，而且这种方法很容易实现自动化。
射频功率的实用性
因此，除非您设计的物联网或可穿戴设备系统与电视发射机位于同一栋建筑内，否则证据确凿的结论是，这将是一项艰巨且最终不切实际的工作。另一方面，在某些情况下，专门定向无线电波的射频能量收集非常实用。
