随着半导体工艺的发展及设计技术的进步,无线传感器、可穿戴设备和植入式芯片等领域的功耗降得越来越低,进而直接收集环境中的微弱能量为自身供电成为了可能。本文对应用于自供电系统的射频能量收集技术进行了深入研究,并采用标准0.18μm CMOS工艺对其进行了设计实现。该射频能量收集电路,主要包括匹配网络、RF-DC整流倍压电路、超低功耗基准电压电路和LDO电路。其中,匹配网络增加了输入信号的振幅且减少了能量的传输损耗;RF-DC整流倍压电路采用新型的自补偿技术,提高了电路的输出电压,从而改善了整流效率;超低功耗基准电压电路主要为LDO电路提供高精度的参考电压;LDO电路为负载提供低波纹的稳定电压。仿真结果表明:该芯片可收集频率为900MHz、灵敏度为-20dBm的射频能量,并且电路的功率转换效率达到40%、输出直流电压达到1.8V。为了进一步完善该射频能量收集电路的功能,本文又提出了一种改进型的射频能量收集电路,主要增加了超低功耗基准电流源电路、自启动电路、能量管理电路和辅助电路。其中,超低功耗基准电流源电路为系统提供高精度的偏置电流;自启动电路使系统能够在环境中无射频能或系统无储能的情况下完成启动过程;能量管理电路使系统能够存储能量并在特定条件下供电给系统,从而增加了系统对能量的利用率;辅助电路维持系统的正常工作。该芯片的面积为390μm×320μm,静态电流不超过260nA,在没降低电路性能指标的前提下,实现能量的预存储,并可根据环境能量强弱自行启动电路。