Antenna-düzediji Bilelikdäki dizaýn
2-nji suratda EG topologiýasyndan soň rektenalaryň häsiýetnamasy, antennanyň düzediji güýçlendirmek üçin gabat gelýän zynjyry azaltmagy ýa-da ýok etmegi talap edýän 50Ω standartyna däl-de, gönüden-göni düzediji bilen gabat gelmegidir. Bu bölümde, 50A bolmadyk antenalar we rektenalar bilen deňeşdirilmedik torlar bilen SoA rektenalarynyň artykmaçlyklary gözden geçirilýär.
1. Elektrik taýdan kiçi antennalar
LC rezonansly halka antennalary ulgamyň ululygy möhüm bolan programmalarda giňden ulanyldy. 1 GGs-dan pes ýygylyklarda tolkun uzynlygy adaty paýlanan element antennalarynyň ulgamyň umumy göwrüminden has köp ýer tutmagyna sebäp bolup biler we beden implantlary üçin doly integrirlenen geçirijiler ýaly programmalar WPT üçin elektrikli kiçijik antenalary ulanmakdan aýratyn peýdalanýar.
Kiçijik antenanyň ýokary induktiw impedansy (rezonansyň golaýynda) gönüden-göni düzediji ýa-da goşmaça çip kuwwatly gabat gelýän tor bilen ulanylyp bilner. WPT-de LP we CP bilen 1 GGs-dan pes bolan Gygens dipol antennalaryny ulanyp, ka = 0.645, adaty dipollarda ka = 5.91 (ka = 2πr / λ0) bar.
2. Düzediji konýugat antennasy
Diodyň adaty giriş impedansy ýokary kuwwatly, şonuň üçin konýugat impedansyny gazanmak üçin induktiw antenna zerur. Çipiň kuwwatly impedansy sebäpli, ýokary impedansly induktiw antenalar RFID belliklerinde giňden ulanyldy. Dipole antennalary soňky döwürde rezonans ýygylygynyň golaýynda ýokary impedansy (garşylyk we reaksiýa) görkezýän çylşyrymly impedans RFID antennalarynyň tendensiýasyna öwrüldi.
Induktiw dipol antenalary, gyzyklanmanyň ýygylyk zolagynda düzedijiniň ýokary sygymlylygyna laýyk gelmek üçin ulanyldy. Eplenen dipol antennasynda goşa gysga çyzyk (dipolyň bukulmagy), gaty ýokary impedans antennasynyň dizaýnyna mümkinçilik berýän impedans transformatory hökmünde çykyş edýär. Ativea-da bolmasa, ikitaraplaýyn iýmitlenmek induktiw reaksiýany we hakyky impedansy ýokarlandyrmak üçin jogapkärdir. Birnäçe taraplaýyn dipol elementlerini deňagramsyz ýaýly radial stublar bilen birleşdirmek, giň zolakly ýokary impedans antennasyny emele getirýär. 4-nji suratda habar berlen düzediji konýugat antenalary görkezilýär.
4-nji surat
Azatlyk we WPT-de radiasiýa aýratynlyklary
“Friis” modelinde, antennadan iberijiden d aralykda alnan kuwwat PRX kabul edijiniň we geçiriji girdejiniň (GRX, GTX) gönüden-göni işidir.
Antennanyň esasy lob direktiwligi we polýarizasiýasy waka tolkunyndan ýygnan güýjüň mukdaryna gönüden-göni täsir edýär. Antenna radiasiýa aýratynlyklary daşky gurşawdaky RFEH bilen WPT-ni tapawutlandyrýan esasy parametrlerdir (5-nji surat). Iki programmada-da köpeliş serişdesi näbelli bolup, kabul edilen tolkuna edýän täsiri göz öňünde tutulmaly bolsa-da, geçýän antennany bilmek mümkin. 3-nji tablisada bu bölümde ara alnyp maslahatlaşylan esasy parametrler we olaryň RFEH we WPT-de ulanylyşy görkezilýär.
5-nji surat
1. Göni we girdeji
Azatlyk we WPT programmalarynyň köpüsinde, kollektoryň hadysanyň radiasiýasynyň ugruny bilmeýändigi we göz-görtele (LoS) ýolunyň ýokdugy çak edilýär. Bu işde, iberiji bilen kabul edijiniň arasyndaky esasy lob deňleşmesinden garaşsyz, näbelli çeşmeden alnan güýji has köpeltmek üçin birnäçe antenna dizaýny we ýerleşdirilmegi derňeldi.
Omnidirectional antenalar daşky gurşaw RFEH rektenalarynda giňden ulanyldy. Edebiýatda PSD antenanyň ugruna baglylykda üýtgeýär. Şeýle-de bolsa, güýjüň üýtgemegi düşündirilmedi, şonuň üçin üýtgemegiň antennanyň radiasiýa nagşy ýa-da polýarizasiýa gabat gelmezligi sebäpli bolup biljekdigini kesgitlemek mümkin däl.
Azatlyk radiosynyň goşundylaryndan başga-da, pes RF dykyzlygynyň ýygnamak netijeliligini ýokarlandyrmak ýa-da ýaýramagyň ýitgilerini ýeňip geçmek üçin mikrotolkunly WPT üçin ýokary girdejili ugrukdyryjy antenalar we massiwler giňden habar berildi. “Yagi-Uda” rektenna massiwleri, ýaýly massiwler, spiral massiwler, berk birikdirilen “Wivaldi” massiwleri, CPW CP massiwleri we patch massiwleri belli bir sebitde hadysanyň dykyzlygyny ýokarlandyryp boljak ulalýan rektenna ýerine ýetirişleriniň biridir. Antenanyň girdejisini gowulandyrmak üçin beýleki çemeleşmeler, WPT-e mahsus mikrotolkun we millimetr tolkun zolaklarynda substrat integral tolkun gorag tehnologiýasy (SIW) tehnologiýasyny öz içine alýar. Şeýle-de bolsa, ýokary girdejili rektenalar tolkunlaryň özbaşdak ugurlarda kabul edilmegini netijesiz edip, dar şöhleler bilen häsiýetlendirilýär. Antenna elementleriniň we portlarynyň sany boýunça geçirilen gözlegler, ýokary ölçegli üç ölçegli özbaşdak hadysany göz öňünde tutup, RFEH-de has köp ýygnan güýje laýyk gelmeýär diýen netijä geldi; muny şäher şertlerinde meýdan ölçegleri bilen tassyklady. -Okary girdejili massiwler WPT programmalary bilen çäklendirilip bilner.
-Okary girdejili antennalaryň artykmaçlyklaryny erkin erkin radiolara geçirmek üçin, gönüden-göni meseläni ýeňip geçmek üçin gaplamak ýa-da ýerleşdiriş çözgütleri ulanylýar. Iki patchly antenna bilegi, daşky gurşawdaky Wi-Fi Azatlyk radiosyndan energiýa iki tarapa ýygnamak teklip edilýär. Daşky gurşawly RFEH antennalary hem 3D gutular görnüşinde işlenip düzüldi we ulgam meýdanyny azaltmak we köp ugurly hasyl almaga mümkinçilik bermek üçin daşarky ýüzlere çap edildi ýa-da ýapyşdy. Kub rektenna gurluşlary daşky gurşawdaky radiolarda energiýa kabul etmegiň has ýokary ähtimallygyny görkezýär.
WPT-ni 2,4 GGs, 4 × 1 massiwde gowulandyrmak üçin şöhle giňligini, şol sanda kömekçi parazit patch elementlerini goşmak üçin antenna dizaýnyna gowulaşmalar edildi. Şeýle hem, her portda birnäçe şöhläni görkezýän 6 şöhleli 6 GGs antenna teklip edildi. Köp ugurly we köp polýarly Azatlyk radiosy üçin köp portly, köp düzediji ýerüsti rektenalar we hemme taraplaýyn radiasiýa nagyşlary bilen energiýa ýygnaýan antennalar teklip edildi. Şeýle hem ýokary girdejili, köp ugurly energiýa ýygnamak üçin şöhlelendiriji matrisalar we köp portly antenna massiwleri bolan köp düzedijiler teklip edildi.
Gysgaça aýtsak, pes RF dykyzlygyndan ýygnan güýji gowulandyrmak üçin ýokary girdejili antennalar ileri tutulsa-da, geçirijiniň ugry belli bolmadyk programmalarda (meselem, daş-töweregi RFEH ýa-da WPT näbelli ýaýlym kanallary arkaly) amatly bolup bilmez. Bu işde köp ugurly ýokary girdejili WPT we Azatlyk radiosy üçin köp şöhleli çemeleşmeler teklip edilýär.
2. Antenna polýarizasiýasy
Antenna polýarizasiýasy, elektrik meýdany wektorynyň antenanyň ýaýramak ugruna görä hereketini suratlandyrýar. Polýarizasiýa gabat gelmeýänligi, esasy lob ugurlary deňleşdirilen ýagdaýynda-da antennalaryň arasynda geçirişiň / kabul etmegiň peselmegine sebäp bolup biler. Mysal üçin, wertikal LP antenna geçirmek üçin ulanylsa we kabul etmek üçin keseligine LP antennasy ulanylsa, hiç hili güýç alynmaz. Bu bölümde simsiz kabul etmegiň netijeliligini ýokarlandyrmak we polýarizasiýa gabat gelmeýän ýitgileriň öňüni almak üçin habar berlen usullar gözden geçirilýär. Polýarizasiýa bilen baglanyşykly teklip edilýän rektenna arhitekturasynyň gysgaça mazmuny 6-njy suratda, 4-nji tablisada SoA-nyň mysaly berilýär.
6-njy surat
Öýjükli aragatnaşykda esasy stansiýalar bilen jübi telefonlarynyň arasynda çyzykly polýarizasiýa deňleşmesine ýetmek mümkin däl, şonuň üçin esasy stansiýa antennalary polýarizasiýa gabat gelmeýän ýitgileriň öňüni almak üçin iki polýarly ýa-da köp polýarlaşdyrylan görnüşde döredildi. Şeýle-de bolsa, köp ugurly täsirler sebäpli LP tolkunlarynyň polýarizasiýa üýtgemegi çözülmedik mesele bolup galýar. Köp polýarly ykjam esasy stansiýalaryň çaklamalaryna esaslanyp, öýjükli RFEH antennalary LP antennalary hökmünde döredildi.
CP rektenalar esasan WPT-de ulanylýar, sebäbi biri-birine gabat gelmeýär. CP antennalary, ähli LP tolkunlaryna goşmaça güýç ýitgisinden başga, şol bir aýlanma ugry (çep ýa-da sag eli CP) bilen CP radiasiýasyny kabul edip bilýär. Her niçigem bolsa, CP antenna iberilýär we LP antennasy 3 dB ýitgi bilen (50% güýç ýitirilmegi) alýar. CP rektenalarynyň 900 MGts we 2,4 GGs we 5,8 GGs senagat, ylmy we lukmançylyk zolaklary, şeýle hem millimetr tolkunlary üçin amatlydygy habar berildi. Esassyz polýarizasiýa tolkunlarynyň Azatlyk radiasiýasynda polýarizasiýa dürlüligi polýarizasiýa gabat gelmeýän ýitgileriň potensial çözgüdini görkezýär.
Köp polýarizasiýa diýlip hem atlandyrylýan doly polýarizasiýa, iki polýarizasiýa ortogonal LP elementiniň ähli LP we CP tolkunlaryny netijeli alýan iki CP we LP tolkunlaryny ýygnamaga mümkinçilik berýän polýarizasiýa gabat gelmeýän ýitgileri doly ýeňip geçmek teklip edildi. Muny görkezmek üçin dik we gorizontal tor naprýa .eniýeleri (VV we VH) polýarizasiýa burçuna garamazdan hemişelik bolýar:
CP elektromagnit tolkuny “E” elektrik meýdany, bu ýerde güýç iki gezek ýygnalýar (birligine bir gezek), şeýlelik bilen CP komponentini doly alýar we 3 dB polýarizasiýa gabat gelmeýän ýitgini ýeňip geçýär:
Ahyrynda, DC kombinasiýasy arkaly, özbaşdak polýarlaşma hadysalarynyň tolkunlary kabul edilip bilner. 7-nji suratda habar berlen doly polýarlaşdyrylan rektennanyň geometriýasy görkezilýär.
7-nji surat
Gysgaça aýtsak, ýörite elektrik üpjünçiligi bolan WPT programmalarynda, antenanyň polýarizasiýa burçuna garamazdan WPT netijeliligini ýokarlandyrýandygy üçin CP saýlanýar. Başga bir tarapdan, köp çeşme edinmekde, esasanam daşky gurşaw çeşmelerinden, doly polýarlaşdyrylan antenalar has gowy kabul edişlige we iň ýokary göterijilige ýetip biler; köp portly / köp düzediji arhitektura, RF ýa-da DC-de doly polýarlaşdyrylan güýji birleşdirmek üçin zerurdyr.
Gysgaça mazmun
Bu kagyz, RFEH we WPT üçin antenna dizaýnynyň soňky ösüşine syn berýär we öňki edebiýatda teklip edilmedik RFEH we WPT üçin antenna dizaýnynyň standart klassifikasiýasyny teklip edýär. RFokary RF-to-DC netijeliligini gazanmak üçin üç sany antenna talaplary kesgitlenildi:
1. Azatlyk we WPT gyzyklanma zolaklary üçin antenna düzediji impedans zolagy;
2. Aýratyn iýmitden WPT-de geçiriji bilen kabul edijiniň arasynda esasy lob deňleşmesi;
3. Burç we pozisiýa garamazdan rektenna bilen hadysa tolkunynyň arasynda polýarizasiýa gabat gelýär.
Impedansiýa esaslanyp, dürli zolaklaryň we ýükleriň arasyndaky impedans gabat gelişine we her gabat gelýän usulyň netijeliligine ünsi jemläp, rektenalar 50Ω we düzediji konýugat rektenalara bölünýär.
SoA rektenalarynyň radiasiýa aýratynlyklary göni we polýarizasiýa nukdaýnazaryndan gözden geçirildi. Dar şöhle giňligini ýeňip geçmek üçin şöhlelendirmek we gaplamak arkaly girdejini ýokarlandyrmagyň usullary ara alnyp maslahatlaşylýar. Netijede, WPT we RFEH üçin polýarizasiýa garaşsyz kabul edilmegi gazanmak üçin dürli amallar bilen birlikde WPT üçin CP rektenalary gözden geçirilýär.
Antenalar barada has giňişleýin maglumat üçin girip görmegiňizi haýyş edýäris:
Iş wagty: Awgust-16-2024
