Антенна-Ректифиер Ко-дизайн
2-нче рәсемдә EG топологиясеннән соң ректенналарның характеристикасы шунда: антенна турыдан-туры ректификаторга туры килә, 50Ω стандартына түгел, ә ректификаторны эшләтеп җибәрү өчен туры килүче схеманы минимальләштерүне яки бетерүне таләп итә. Бу бүлектә 50A булмаган антенналар һәм челтәрләргә туры килмичә, SoA ректенналарының өстенлекләре карала.
1. Электр белән кечкенә антенналар
LC резонант боҗра антенналары система күләме критик булган кушымталарда киң кулланылган. 1 ГГцдан түбән ешлыкларда, дулкын озынлыгы стандарт таратылган элемент антенналарының системаның гомуми күләменә караганда күбрәк урын алып торуына китерергә мөмкин, һәм тән имплантлары өчен тулы интеграль транссиверлар кебек кушымталар WPT өчен электрик кечкенә антенналар кулланудан аеруча файда күрә.
Кечкенә антеннаның югары индуктив импеденциясе (резонанс янында) турыдан-туры ректификаторны парлаштыру өчен яки өстәмә чип конденсаторына туры килүче челтәр белән кулланылырга мөмкин. Электрик кечкенә антенналар WPT-та LP һәм CP белән 1 ГГцдан түбән булган Гюгенс дипол антенналарын кулланып, ка = 0.645 белән, ка = 5.91 гадәти дипольләрдә (ka = 2πr / λ0) хәбәр иттеләр.
2. Ректифиер конжугат антенна
Диодның типик кертү импеденциясе бик сыйдырышлы, шуңа күрә коньугат импеданска ирешү өчен индуктив антенна кирәк. Чипның сыйдырышлык импедансы аркасында, югары импеданс индуктив антенналар RFID тэгларында киң кулланылган. Диполь антенналары күптән түгел катлаулы импеданс RFID антенналарының тенденциясенә әйләнде, аларның резонанс ешлыгы янында югары импеданс (каршылык һәм реакция) күрсәтә.
Индуктив дипол антенналары кызыксыну ешлыгында ректификаторның югары сыйдырышлыгына туры килер өчен кулланылган. Катлаулы дипол антеннасында икеләтә кыска сызык (дипол катлау) импеданс трансформаторы булып эшли, бу бик югары импеданс антеннасын эшләргә мөмкинлек бирә. Альтернатив рәвештә, икеләтә туклану индуктив реакцияне, шулай ук фактик импедансны арттыру өчен җаваплы. Күпкырлы дипол элементларын тигез булмаган җәя галстуклы радиаль сабаклар белән берләштерү ике киң полосалы югары импеданс антеннасын формалаштыра. 4 нче рәсемдә кайбер ректификатор конжугат антенналары күрсәтелгән.
Рәсем 4
Азатлык һәм WPT нурланыш үзенчәлекләре
Фрис моделендә антенна белән кабул ителгән PRX көче тапшыргычтан һәм тапшыргыч табышның туры функциясе (GRX, GTX).
Антеннаның төп лобы туры һәм поляризация вакыйга дулкыннан җыелган көч күләменә турыдан-туры тәэсир итә. Антенна нурланыш үзенчәлекләре - әйләнә-тирә Азатлык һәм WPT арасында аеручы төп параметрлар (5 нче рәсем). Ике кушымтада да таралу чарасы билгесез булырга мөмкин һәм аның кабул ителгән дулкынга тәэсирен исәпкә алырга кирәк, антенна таратучы белемнәр кулланылырга мөмкин. 3 нче таблицада бу бүлектә каралган төп параметрлар һәм аларның Азатлык һәм WPT өчен кулланылуы күрсәтелгән.
Рәсем 5
1. Директивлык һәм табыш
Күпчелек Азатлык һәм WPT кушымталарында коллектор вакыйга нурланышының юнәлешен белми һәм күзгә күренү (LoS) юлы юк дип уйланыла. Бу эштә, антенна конструкцияләре һәм урнаштыру, билгесез чыганактан алынган көчен максимумлаштыру өчен тикшерелгән, тапшыргыч һәм кабул итүче арасындагы төп лоб тигезләнешеннән бәйсез.
Омнидирекцион антенналар Азатлык радиостанцияләрендә киң кулланылган. Әдәбиятта PSD антеннаның юнәлешенә карап үзгәрә. Ләкин, көченең үзгәрүе аңлатылмады, шуңа күрә үзгәрү антеннаның нурланыш үрнәге яки поляризация туры килмәве аркасында булуын ачыклап булмый.
Азатлык радио кушымталарына өстәп, югары дулкынлы юнәлешле антенналар һәм массивлар микродулкынлы WPT өчен аз RF энергия тыгызлыгының җыю эффективлыгын күтәрү яки таралу югалтуларын җиңү өчен киң таралган. Яги-Уда ректенна массивлары, боти массивлары, спираль массивлар, тыгыз бәйләнгән Вивалди массивлары, CPW CP массивлары, һәм пач массивлары масштаблы ректенна гамәлләре арасында, билгеле бер өлкәдә вакыйганың тыгызлыгын арттыра ала. Антенна табышын яхшырту өчен башка алымнар WPT өчен махсус микродулкынлы һәм миллиметр дулкын полосаларында субстрат интеграль дулкынландыргыч (SIW) технологиясен үз эченә ала. Ләкин, югары табышлы ректенналар тар нур киңлеге белән аерылып торалар, дулкыннарны үзенчәлекле юнәлештә кабул итү нәтиҗәсез. Антенна элементлары һәм портлар саны буенча тикшерүләр нәтиҗә ясады: югары күрсәткеч турыдан-туры Азатлык радиосында җыелган көчкә туры килми, өч үлчәмле үзенчәлекле очракны күздә тотып; бу шәһәр мохитендә кыр үлчәүләре белән расланды. Wгары табышлы массивлар WPT кушымталары белән чикләнергә мөмкин.
Gainгары табышлы антенналарның өстенлекләрен ирекле радиостанцияләргә күчерү өчен, турыдан-туры проблеманы җиңәр өчен, төрү яки урнаштыру чишелешләре кулланыла. Ике катлы антенна билбау әйләнә-тирә Wi-Fi Азатлыклардан энергияне ике юнәлештә җыярга тәкъдим ителә. Әйләнә-тирә кәрәзле RFEH антенналары шулай ук 3D тартмалар рәвешендә эшләнгәннәр һәм система мәйданын киметү һәм күп юнәлешле урып-җыю мөмкинлеген бирү өчен тышкы өслекләргә басылган яки ябыштырылган. Кубик ректенна структуралары әйләнә-тирә Азатлыкларда энергия кабул итү ихтималлыгын күрсәтәләр.
WPT-ны 2,4 ГГц, 4 × 1 массивда яхшырту өчен, ярдәмче паразитик пач элементларын да кертеп, киңлекне арттыру өчен антенна дизайнын яхшырту. Шулай ук портка берничә нур күрсәтеп, 6 ГГц меш антенна тәкъдим ителде. Күп юнәлешле һәм күп поляризацияләнгән Азатлык өчен күп портлы, күп ректификатор өслек ректенналары һәм омнидирекцион нурланыш үрнәкләре булган энергия җыю антенналары тәкъдим ителде. Шулай ук югары керемле, күп юнәлешле энергия җыю өчен нурлы матрицалар һәм күп портлы антенна массивлары булган күп ректификаторлар тәкъдим ителде.
Йомгаклап әйткәндә, югары керемле антенналар түбән RF тыгызлыгыннан җыелган көчен яхшырту өчен өстенлекле булсалар да, тапшыру юнәлеше билгесез булган кушымталарда югары юнәлешле кабул итүчеләр идеаль булмаска мөмкин (мәсәлән, әйләнә-тирә Азатлык яки WPT билгесез таралу каналлары аша). Бу эштә күп юнәлешле югары табышлы WPT һәм Азатлык өчен берничә күп нурлы алымнар тәкъдим ителә.
2. Антенна поляризациясе
Антенна поляризациясе электр кыры векторының антенна таралу юнәлешенә карата хәрәкәтен тасвирлый. Поляризациянең туры килмәве төп лоб юнәлешләре тигезләнгән очракта да антенналар арасында тапшыру / кабул итү кимүенә китерергә мөмкин. Мәсәлән, тапшыру өчен вертикаль LP антеннасы һәм кабул итү өчен горизонталь LP антеннасы кулланылса, бернинди көч тә алынмас. Бу бүлектә чыбыксыз кабул итү эффективлыгын арттыру һәм поляризациянең туры килмәү югалтуларыннан саклану өчен хәбәр ителгән ысуллар карала. Поляризациягә кагылышлы ректенна архитектурасы турында кыскача мәгълүмат 6-нчы рәсемдә һәм 4-нче таблицада SoA мисалы китерелгән.
Рәсем 6
Кәрәзле элемтәдә, төп станцияләр һәм кәрәзле телефоннар арасында сызыклы поляризация тигезләнешенә ирешү мөмкин түгел, шуңа күрә төп станция антенналары поляризациянең туры килмәү югалтуларын булдырмас өчен, ике поляризацияләнгән яки күп поляризацияләнгән итеп эшләнгән. Ләкин, күпкатлы эффектлар аркасында LP дулкыннарының поляризация вариациясе чишелмәгән проблема булып кала. Күп поляризацияләнгән мобиль база станцияләре фаразына нигезләнеп, кәрәзле Азатлык антенналары LP антенналары итеп эшләнгән.
CP ректенналары нигездә WPT кулланыла, чөнки алар туры килмәүгә чагыштырмача чыдам. CP антенналары барлык LP дулкыннарына өстәп, бер үк әйләнү юнәлеше белән (сул кул яки уң кул) CP нурланышын ала ала. Anyәрхәлдә, CP антеннасы тарала һәм LP антеннасы 3 дБ югалту белән (50% көч югалту) ала. CP ректенналары 900 МГц һәм 2,4 ГГц һәм 5,8 ГГц сәнәгать, фәнни, медицина полосалары, шулай ук миллиметр дулкыннары өчен яраклы дип хәбәр ителә. Азатлык поляризацияләнгән дулкыннарда, поляризация төрлелеге поляризациянең туры килмәү югалтуларының потенциаль чишелешен күрсәтә.
Тулы поляризация, шулай ук күп поляризация дип тә атала, поляризациянең туры килмәгән югалтуларын тулысынча җиңәргә тәкъдим ителде, бу CP һәм LP дулкыннарын җыярга мөмкинлек бирде, монда ике поляризацияләнгән ортогональ LP элементлары барлык LP һәм CP дулкыннарын эффектив кабул итә. Моны ачыклау өчен, вертикаль һәм горизонталь челтәр көчәнешләре (VV һәм VH) поляризация почмагына карамастан даими кала:
Электр электромагнит дулкыны "E" электр кыры, монда көч ике тапкыр җыела (берәмлеккә бер тапкыр), шуның белән CP компонентын тулысынча кабул итә һәм 3 dB поляризация туры килмәү югалтуын җиңә:
Ниһаять, DC комбинациясе аша поляризациянең вакыйгалар дулкыннары кабул ителергә мөмкин. 7 нче рәсемдә тулы поляризацияләнгән ректенаның геометриясе күрсәтелгән.
Рәсем 7
Йомгаклап әйткәндә, махсус электр тәэминаты булган WPT кушымталарында, CP өстенлекле, чөнки антеннаның поляризация почмагына карамастан, WPT эффективлыгын яхшырта. Икенче яктан, күп чыганаклы сатып алуда, аеруча әйләнә-тирә чыганаклардан, тулы поляризацияләнгән антенналар яхшырак кабул итүгә һәм максималь йөртүчәнлеккә ирешә ала; күп портлы / күп ректификатор архитектурасы тулы поляризацияләнгән көчен RF яки DCда берләштерү өчен кирәк.
Аннотация
Бу кәгазь RFE һәм WPT өчен антенна дизайнындагы соңгы алгарышны күзәтә, һәм элеккеге әдәбиятта тәкъдим ителмәгән Азатлык һәм WPT өчен антенна дизайнының стандарт классификациясен тәкъдим итә. RFгары RF-to-DC эффективлыгына ирешү өчен өч төп антенна таләпләре билгеләнде:
1. Азатлык һәм WPT кызыклы төркемнәр өчен антенна ректификатор импеданс киңлеге;
2. WPT-та тапшыргыч белән кабул итүче арасында төп лоб тигезләнеше;
3. Ректенна белән вакыйга дулкыны арасында поляризация туры килү, почмакка һәм позициягә карамастан.
Импеданска нигезләнеп, ректенналар 50Ω һәм ректификатор конжугат ректенналарга бүленәләр, төрле полосалар һәм йөкләр арасындагы импеданс туры килүенә һәм һәр туры килү ысулының эффективлыгына игътибар итәләр.
SoA ректенналарының нурланыш үзенчәлекләре турыдан-туры һәм поляризация күзлегеннән каралды. Тар киңлекне җиңәр өчен, яктырту һәм төрү белән табышны яхшырту ысуллары карала. Ниһаять, WPT өчен CP ректенналары карала, WPT һәм Азатлык өчен поляризациядән бәйсез кабул итүгә ирешү өчен төрле чаралар.
Антенналар турында күбрәк белү өчен зинһар керегез:
Пост вакыты: 16-2024 август
