Famolavolana iraisana amin'ny antenne-rectifier
Ny toetran'ny rectennas manaraka ny topolojia EG ao amin'ny Sary 2 dia ny hoe ny antenne dia mifanaraka mivantana amin'ny rectifier, fa tsy ny fenitra 50Ω, izay mitaky ny fampihenana na fanesorana ny circuit mifanaraka mba hampandeha ny rectifier. Ity fizarana ity dia mandinika ny tombony azo amin'ny rectennas SoA misy antenne tsy 50Ω sy ny rectennas tsy misy tambajotra mifanaraka.
1. Antena kely elektrika
Ny antenne LC resonant ring dia efa nampiasaina betsaka tamin'ny fampiharana izay tena ilaina ny haben'ny rafitra. Amin'ny matetika latsaky ny 1 GHz, ny halavan'ny onjam-peo dia mety hahatonga ny antenne singa mizara mahazatra haka toerana bebe kokoa noho ny haben'ny rafitra manontolo, ary ny fampiharana toy ny transceivers tafiditra tanteraka ho an'ny implant amin'ny vatana dia tena mandray soa avy amin'ny fampiasana antenne kely elektrika ho an'ny WPT.
Azo ampiasaina hampifandraisana mivantana ny rectifier na amin'ny tambajotra capacitive fanampiny eo amin'ny puce ny impedance inductive avo lenta an'ny antenne kely (eo akaikin'ny resonance). Voalaza fa misy antenne kely elektrika ao amin'ny WPT miaraka amin'ny LP sy CP latsaky ny 1 GHz mampiasa antenne dipole Huygens, miaraka amin'ny ka=0.645, raha toa ka ka=5.91 kosa amin'ny dipole mahazatra (ka=2πr/λ0).
2. Antena mpampitohy mpanitsy
Ny impedance fidirana mahazatra an'ny diode dia capacitive avo lenta, noho izany dia ilaina ny antenne inductive mba hahazoana impedance conjugate. Noho ny impedance capacitive an'ny puce, ny antenne inductive impedance avo lenta dia nampiasaina betsaka tamin'ny RFID tags. Ny antenne dipole dia lasa fironana amin'ny antenne RFID impedance sarotra tato ho ato, izay mampiseho impedance avo lenta (resistance sy reactance) akaikin'ny frequence resonant-ny.
Nampiasaina ny antenne dipole inductive mba hampifanarahana ny capacitance avo lenta amin'ny rectifier ao amin'ny tarika matetika mahaliana. Ao amin'ny antenne dipole miforitra, ny tsipika fohy roa sosona (dipole folding) dia miasa toy ny transformer impedance, ahafahana mamolavola antenne impedance avo lenta. Raha tsy izany, ny famahanana bias dia tompon'andraikitra amin'ny fampitomboana ny reactance inductive ary koa ny impedance tena izy. Ny fampifangaroana singa dipole biased maromaro miaraka amin'ny stubs radial bow-tie tsy voalanjalanja dia mamorona antenne impedance avo lenta roa sosona. Ny Sary 4 dia mampiseho ny antenne conjugate rectifier sasany voalaza.
Sary 4
Toetra mampiavaka ny taratra ao amin'ny RFEH sy WPT
Ao amin'ny modely Friis, ny hery PRX voarain'ny antenne amin'ny halavirana d miala amin'ny mpandefa dia fiasa mivantana amin'ny tombony azo avy amin'ny mpandray sy ny mpandefa (GRX, GTX).
Ny fitarihana sy ny polarisation amin'ny lobe lehibe an'ny antenne dia misy fiantraikany mivantana amin'ny habetsaky ny hery voaangona avy amin'ny onja miditra. Ny toetran'ny taratra antenne dia masontsivana fototra izay mampiavaka ny RFEH manodidina sy ny WPT (Sary 5). Na dia mety tsy ho fantatra aza ny fitaovana fampielezana amin'ny fampiharana roa tonta ary mila dinihina ny fiantraikany amin'ny onja voaray, dia azo ampiasaina ny fahalalana ny antenne mpandefa. Ny Tabilao 3 dia mamaritra ireo masontsivana fototra resahina ato amin'ity fizarana ity sy ny fampiharana azy ireo amin'ny RFEH sy WPT.
Sary 5
1. Fitarihana sy tombony
Amin'ny ankamaroan'ny fampiharana RFEH sy WPT, dia heverina fa tsy fantatry ny mpanangona ny lalana izoran'ny taratra miditra ary tsy misy lalana fijerena mivantana (LoS). Amin'ity asa ity, dia nodinihina ny endrika sy ny fametrahana antenne maromaro mba hampitomboana ny hery voaray avy amin'ny loharano tsy fantatra, tsy miankina amin'ny fifandanjan'ny lobe lehibe eo amin'ny mpandefa sy ny mpandray.
Nampiasaina betsaka tamin'ny RFEH rectennas momba ny tontolo iainana ny antenne omnidirectional. Ao amin'ny literatiora, miovaova arakaraka ny fironan'ny antenne ny PSD. Na izany aza, tsy mbola nohazavaina ny fiovaovan'ny hery, ka tsy azo atao ny mamaritra raha vokatry ny lamina taratra amin'ny antenne na noho ny tsy fitoviana amin'ny polarization ny fiovaovana.
Ankoatra ny fampiharana RFEH, dia efa nisy tatitra betsaka momba ny fampiasana antenne sy array directional avo lenta ho an'ny microwave WPT mba hanatsarana ny fahombiazan'ny fanangonana ny hakitroky ny herinaratra RF ambany na handresena ny fatiantoka fampielezana. Anisan'ireo fampiharana rectenna azo ampitomboina izay afaka mampitombo ny hakitroky ny herinaratra miditra eo ambanin'ny faritra iray ny Yagi-Uda rectenna arrays, bowtie arrays, spiral arrays, tightly coupled Vivaldi arrays, CPW CP arrays, ary patch arrays. Ny fomba hafa hanatsarana ny antenne gain dia ahitana ny teknolojia substrate integrated waveguide (SIW) amin'ny microwave sy millimeter wave bands, manokana ho an'ny WPT. Na izany aza, ny rectenna avo lenta dia miavaka amin'ny sakany beam tery, ka mahatonga ny fandraisana onja amin'ny lalana tsy mahomby. Ny fanadihadiana momba ny isan'ny singa sy seranan'ny antenne dia nanatsoaka hevitra fa ny direction ambony kokoa dia tsy mifanaraka amin'ny herinaratra voaangona ambony kokoa amin'ny RFEH manodidina raha heverina fa misy tranga tsy ampoizina telo dimensions; izany dia nohamarinin'ny fandrefesana eny an-kianja any amin'ny tontolo an-tanàn-dehibe. Ny array avo lenta dia azo ferana amin'ny fampiharana WPT.
Mba hamindrana ny tombontsoa azo avy amin'ny antenne avo lenta amin'ny RFEH tsy voafehy, dia ampiasaina ny vahaolana amin'ny fonosana na ny fandaminana mba handresena ny olana amin'ny fitarihana. Aroso ny fehin-tànana antenne roa sosona mba hanangonana angovo avy amin'ny RFEH Wi-Fi manodidina amin'ny lafiny roa. Ny antenne RFEH finday manodidina dia natao ho boaty 3D ihany koa ary natao pirinty na apetaka amin'ny velarana ivelany mba hampihenana ny velaran'ny rafitra ary ahafahana manangona angovo amin'ny lafiny maro. Ny rafitra rectenna cubic dia mampiseho mety ho fandraisana angovo ambony kokoa amin'ny RFEH manodidina.
Nisy fanatsarana ny endriky ny antenne mba hampitomboana ny sakan'ny taratra, anisan'izany ireo singa fanampiny amin'ny patch parasitika, mba hanatsarana ny WPT amin'ny 2.4 GHz, 4 × 1 arrays. Natolotra ihany koa ny antenne mesh 6 GHz misy faritra taratra maromaro, izay mampiseho taratra maromaro isaky ny seranana. Natolotra ho an'ny RFEH multi-directional sy multi-polarized ny rectennas surface multi-port, multi-rectifier ary ny antenne harvesting energy miaraka amin'ny lamina taratra omnidirectional. Natolotra ihany koa ny multi-rectifiers misy matrices beamforming sy multi-port antenne arrays ho an'ny harvesting energy high-gain sy multi-directional.
Raha fintinina, na dia aleo kokoa aza ny antenne avo lenta mba hanatsarana ny hery azo avy amin'ny hakitroky ny RF ambany, ny mpandray avo lenta dia mety tsy ho tonga lafatra amin'ny fampiharana izay tsy fantatra ny lalana alehan'ny mpandefa (ohatra, RFEH manodidina na WPT amin'ny alàlan'ny fantsona fampielezana tsy fantatra). Ato amin'ity asa ity, dia misy fomba fiasa maro samihafa atolotra ho an'ny WPT sy RFEH avo lenta maro.
2. Fampidirana ny Antenne
Ny polarisation antene dia mamaritra ny fihetsehan'ny vecteur de sèche-electrique raha oharina amin'ny lalana izoran'ny antenne. Ny tsy fitoviana amin'ny polarisation dia mety hiteraka fihenan'ny fandefasana/fandraisana eo amin'ny antenne na dia mifanaraka aza ny lalana lehibe. Ohatra, raha ampiasaina amin'ny fandefasana ny antenne LP mitsangana ary ampiasaina amin'ny fandraisana ny antenne LP mitsivalana, dia tsy hisy herinaratra horaisina. Ato amin'ity fizarana ity, dia hodinihina ireo fomba voalaza mba hampitomboana ny fahombiazan'ny fandraisana tsy misy tariby sy hisorohana ny fatiantoka tsy fitoviana amin'ny polarisation. Ny famintinana ny maritrano rectenna natolotra momba ny polarisation dia omena ao amin'ny Sary 6 ary ohatra iray amin'ny SoA dia omena ao amin'ny Tabilao 4.
Sary 6
Amin'ny fifandraisana finday, ny fampifanarahana polarisation linear eo amin'ny tobin'ny base sy ny finday dia tsy azo inoana fa ho tratrarina, noho izany dia natao ho dual-polarized na multi-polarized ny antenne base mba hisorohana ny fatiantoka amin'ny polarization. Na izany aza, ny fiovaovan'ny polarisation amin'ny onja LP vokatry ny fiantraikan'ny multipath dia mbola olana tsy voavaha. Mifototra amin'ny fiheverana ny tobin'ny base finday multi-polarized, ny antenne RFEH finday dia natao ho antenne LP.
Ny CP rectennas dia ampiasaina indrindra amin'ny WPT satria somary mahatohitra ny tsy fitoviana izy ireo. Ny antenne CP dia afaka mandray taratra CP miaraka amin'ny fihodinana mitovy (CP havia na havanana) ankoatra ny onja LP rehetra tsy misy fatiantoka herinaratra. Na ahoana na ahoana, ny antenne CP dia mandefa ary ny antenne LP dia mandray miaraka amin'ny fatiantoka 3 dB (fahaverezan-kery 50%). Voalaza fa mety amin'ny tarika indostrialy, siantifika ary ara-pitsaboana 900 MHz sy 2.4 GHz ary 5.8 GHz ary koa ny onja milimetatra ny CP rectennas. Ao amin'ny RFEH amin'ny onja polarisée tsy ara-dalàna, ny fahasamihafan'ny polarisation dia maneho vahaolana mety amin'ny fatiantoka tsy fitoviana polarisation.
Ny polarisation feno, fantatra ihany koa amin'ny hoe multi-polarization, dia natolotra mba handresena tanteraka ny fatiantoka tsy fitoviana amin'ny polarisation, ahafahana manangona ny onja CP sy LP, izay ahafahan'ny singa LP orthogonal roa polarisated mandray tsara ny onja LP sy CP rehetra. Mba hanazavana izany, ny voltazy net mitsangana sy mitsivalana (VV sy VH) dia mijanona ho tsy miova na inona na inona zoro polarisation:
Saha elektrika "E" an'ny onja elektromagnetika CP, izay angonina indroa (indray mandeha isaky ny singa) ny herinaratra, ka mandray tanteraka ny singa CP ary mandresy ny fatiantoka tsy fitoviana amin'ny polarisation 3 dB:
Farany, amin'ny alalan'ny fampiarahana DC, dia azo raisina ny onja miditra amin'ny polarisation tsy voafehy. Ny sary 7 dia mampiseho ny jeometrika amin'ny rectenna polarisé tanteraka voalaza.
Sary 7
Raha fintinina, amin'ny fampiharana WPT miaraka amin'ny famatsiana herinaratra natokana, ny CP no aleo kokoa satria manatsara ny fahombiazan'ny WPT na inona na inona zoro polarization an'ny antenne. Etsy ankilany, amin'ny fahazoana loharano maro, indrindra avy amin'ny loharano manodidina, ny antenne polarized tanteraka dia afaka mahazo fandraisana ankapobeny tsara kokoa sy azo entina tsara indrindra; ilaina ny maritrano multi-port/multi-rectifier mba hampifangaroana ny hery polarized tanteraka amin'ny RF na DC.
FAMINTINANA
Ity lahatsoratra ity dia mandinika ny fandrosoana vao haingana teo amin'ny famolavolana antenne ho an'ny RFEH sy WPT, ary manolotra fanasokajiana mahazatra ny famolavolana antenne ho an'ny RFEH sy WPT izay tsy mbola naroso tamin'ny literatiora teo aloha. Ireto misy fepetra fototra telo takiana amin'ny antenne mba hahazoana fahombiazana RF-to-DC avo lenta:
1. Bandwidth impedance rectifier antene ho an'ny tarika RFEH sy WPT mahaliana;
2. Fandrindrana ny lobe lehibe eo amin'ny mpandefa sy ny mpandray ao amin'ny WPT avy amin'ny famatsiana natokana;
3. Fifandanjana polarisation eo amin'ny rectenna sy ny onja miditra na inona na inona zoro sy toerana misy azy.
Mifototra amin'ny impedance, ny rectennas dia sokajiana ho 50Ω sy ny rectifier conjugate rectennas, izay mifantoka amin'ny fampifanarahana impedance eo amin'ny tarika sy ny enta-mavesatra samihafa ary ny fahombiazan'ny fomba fampifanarahana tsirairay.
Nodinihina avy amin'ny fomba fijerin'ny directivity sy ny polarization ny toetran'ny taratra ao amin'ny rectennas SoA. Noresahina ny fomba hanatsarana ny gain amin'ny alàlan'ny beamforming sy ny fonosana mba handresena ny beamwidth tery. Farany, nodinihina ny CP rectennas ho an'ny WPT, miaraka amin'ny fampiharana isan-karazany mba hahazoana ny fandraisana tsy miankina amin'ny polarization ho an'ny WPT sy RFEH.
Raha te hahafantatra bebe kokoa momba ny antenne ianao dia tsidiho:
Fotoana fandefasana: 16 Aogositra 2024
