读取器才能完成初始启动,使电压Vstor从0V上升到最大电压Vh,所需读取器的具体数量取决于BLE发射广播数据包所需电能、为储电电容器充电的平均功率Pav、标签的移动速度v。值得注意的是,标签是移动的,功率Pav不是恒定的,因此,在标签初始启动期间,电压Vstor不是连续上升,而是阶梯式上升。图4所示是电压Vstor在初始启动期间和稳态时的行为特性。该图描述一个正在向前移动的标签,但值得注意的是,标签的移动方向与无线电力传输过程无关。可以观察到,该节点必须途经若干个读取器才能完成初始启动,所需读取器的具体数量取决于BLE发射信标所需的能量、标签接收到可用的射频能量、标签的移动速度v。此后,读取器射频能量转化的电流和BLE射频电流对Cstorage电容器交替充放电,两种电流的强度都非常不均衡。下一部分将讨论系统设计,包括一些设计见解,并讨论如何根据BLE射频所需的能量和标签移动速度等已知系统规范,推导出读取器尺寸和最小安装数量。下一部分还从灵敏度和PCE方面讨论影响RF-DC性能的因素。
图 4. 无线电力传输和Vstor 的关系变化
3.系统设计
本文的主要研究目的是如何将基础设施成本降至最低,基础设施成本与读取器的安装数量直接相关。图4表明,完成初始启动所需读取器的数量NoR与两个参数相关:一个是电压Vstor可以达到的最大值Vh,另一个是标签每次跨越读取器间距Dx后电压增量DVstor,如下面的公式所示: