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在物联网技术的快速发展和低功耗电子设备不断涌现的时代背景下,这些电子设备的能源供应成为研究热点。针对环境中存在的丰富能源,通过人为手段收集并加以利用,具有十分广阔的应用前景。本课题针对环境中的射频能与振动能,研究了基于压电材料的射频与振动混合能量收集技术,通过在天线介质层添加压电材料,形成两种能量一体化收集的结构,打破了传统单一能量收集的限制。研究了高效率整流电路的设计与优化方案,提出相应的整流电路结构,最终设计了两套混合能量收集系统,并进行了测试与分析,具体内容与结果如下:1、设计了一种基于PVDF压电材料的双频段能量收集天线,该天线以PVDF压电薄膜作为介质层材料,表面覆盖铜皮贴纸作为辐射单元,实现了天线的小型化设计。所设计天线的实测带宽为2.3GHz-2.7GHz和5.6GHz-6.2GHz,可以覆盖2.4GHz无线Wi-Fi频段和5.8GHz常用ISM通信频段,谐振频率点为2.48GHz与5.95GHz,相应的增益幅值为0.77dB和2.47dB;PVDF压电材料的一阶谐振频率点为16Hz;2、设计了一种基于FR4板与PVDF压电材料的能量收集天线,该天线蚀刻在FR4板上,并在FR4板的下表面粘贴PVDF压电薄膜,两者共同构成天线的介质层。所设计天线的实测带宽为2.1GHz-2.5GHz,可覆盖2.4GHz无线Wi-Fi频段,谐振频率点为2.4GHz,增益幅值为-3.4dB;PVDF压电材料的一阶谐振频率点为17Hz;3、针对两种不同的天线,设计了两种射频整流电路。本文选用SMS7630二极管作为整流器件,对整流电路的电容与负载值调谐优化,然后分别构建了相应的匹配网络。单频段天线整流电路通过微带线实现匹配,并制作在FR4板上,最终实测2.4GHz时整流效率为51%;双频段天线整流电路通过集总电容与电感元件实现匹配,并在PCB板上完成制作,最终实测对应谐振频点2.4GHz与5.8GHz时的整流效率分别为51%和57%;4、针对压电薄膜收集的振动能量,设计了一种低频整流电路。为了获得较高较稳定的输出电压,在Multisim软件中对电路进行了优化仿真,实测输出电压幅值为3V,有效值为2.12V,电压转换率为106.1%,纹波电压为0.2V,纹波电压系数为6.67%,到达稳态需要的时间为0.41秒;5、设计了振动实验平台,搭建了两套混合能量收集系统并进行了测试与分析。单频段射频天线混合能量收集系统在-3dBm的射频输入激励下,输出电压和功率分别为1.34V和179.6μW;在17Hz的振动激励下,可输出电压和功率分别为1.12V和624.8μW。双频段射频天线混合能量收集系统在3dBm的射频输入激励下,可输出电压和功率分别为1.82V和331.24μW;在16Hz的振动激励下,可输出最大电压和功率分别为1.07V和572.45μW,输出能量量级完全满足低功耗电子器件与传感器节点的自供电需求。