随着物联网的蓬勃发展,无线传感器网络作为物联网的核心内容之一,迅速成为了当下的研究热点。目前,物联网中大多数传感器节点仍为电池供电,电量用尽就会导致会节点死亡,人工更换电池不易且成本高。因此,能量的持续供给成为了制约物联网发展的紧迫问题。由于物联网传感器节点所需功耗较低,因而可以采用环境能量收集技术来为无线传感器节点高效地解决供电问题。针对单一能量收集系统输出功率较低的问题,提出了混合能量收集的方法。本文针对光伏-射频能量收集系统展开研究,深入研究光伏板与射频能量收集天线的集成以及低功率输入整流电路的设计,实现高效能量收集以满足物联网传感器节点能量自维持。1.针对环境中辐射源方向的不确定性,设计了一款光伏板集成波束可调天线,该天线将光伏板作为天线周期覆层,将其放置在缝隙天线上层,使其不受遮挡,而且利用光伏板周期覆层展宽带宽,提高增益;缝隙耦合馈电的方式使射频能量收集电路与太阳能量收集电路相互独立。通过机械移动基板以实现主波束在-30°和30°之间调控,其侧向辐射以及灵活的波束可以满足光伏板与太阳方向对准以及波束对准周围大功率辐射源的要求。天线相对带宽24%,最大增益可达10.5d Bi。2.进一步针对空间中存在多个射频能量来源问题,设计了一款光伏板集成多波束天线。利用光伏板设计1×6的周期覆层结构,采用共面波导馈电结构,通过金属反射板提高前向增益。该天线的波束指向为30°、-30°,增益大于9d Bi,阻抗带宽为25%,可以有效的增大射频能量接收范围。3.针对远距离辐射源的射频能量与太阳能进行混合能量收集的问题,设计了一款光伏板集成八木天线,在传统微带八木天线的基础上,利用光伏板结构作为寄生单元,通过增加寄生单元数目来扩大光伏板利用面积,提高对太阳能的收集能力。天线的阻抗带宽为33%,最大增益为9.5d Bi。4.针对空间中射频能量密度低的问题,设计了一款中心频率为2.5GHz的低功率宽带整流电路。测量显示输入功率为-10d Bm时,最大整流效率可达43%,整流效率在20%以上的频率范围覆盖2.34-2.67GHz,具有低功率、宽带整流的特点。本文主要针对物联网中传感器节点的供电问题,采用光伏-射频能量收集的方法实现物联网节点的自供电问题。经过对光伏板的材料、形状、受光面积及其与天线的集成方式、天线辐射方向和口面方向等的综合考虑,设计了光伏板集成可重构天线、光伏板集成双波束天线、光伏板集成八木天线以及低功率输入宽带整流电路,然后通过对混合能量收集系统的整体测试,证明混合能量收集系统的可行性和可靠性。