1. Folasaga
Ole ala ole leitio (RF) o le seleseleina o le malosi (RFEH) ma le fa'aliliuina o le eletise uaealesi (WPT) ua tosina mai ai le fiafia tele e avea ma auala e ausia ai feso'ota'iga e leai se maa. Rectennas o le maatulimanu o faiga WPT ma RFEH ma e iai se aafiaga taua i le DC mana tuʻuina atu i le uta. O elemene antenna o le rectenna e aʻafia saʻo ai le lelei o le seleselega, lea e mafai ona fesuiaʻi le malosi o le seleselega i le tele o poloaiga o le tele. O lenei pepa o loʻo iloiloina ai mamanu antenna o loʻo faʻaaogaina i le WPT ma faʻaoga RFEH. O rectennas ua lipotia e fa'avasegaina e tusa ai ma ta'iala autu e lua: o le antenna fa'asa'o le bandwidth impedance ma uiga fa'avevela o le antenna. Mo fa'ata'ita'iga ta'itasi, e fa'amautu ma toe iloilo fa'atusa le fuainumera o le fa'ailoga (FoM) mo talosaga eseese.
WPT na faʻatulagaina e Tesla i le amataga o le 20th seneturi e avea o se auala e faʻasalalau ai le faitau afe o solofanua. O le upu rectenna, o loʻo faʻamatalaina se antenna e fesoʻotaʻi ma se faʻasaʻo e selesele ai le mana RF, na aliaʻe i le 1950s mo le faʻaogaina o le eletise eletise ma le faʻaogaina o drones tutoʻatasi. Omnidirectional, mamao mamao WPT o loʻo faʻalavelaveina e mea faʻapitoa o le faʻasalalauga (ea). Ole mea lea, ole WPT fa'apisinisi e fa'atapula'a ile fa'aliliuina ole mana e le fa'asalaina mo le fa'atauina o mea fa'aeletonika fa'atau po'o le RFID.
A'o fa'aauau pea ona fa'aitiitia le fa'aogaina o le eletise o masini semiconductor ma nodes sensor uaealesi, ua sili atu ona mafai ona fa'aogaina nodes sensor eletise e fa'aaoga ai le RFEH ambient po'o le fa'aogaina o fa'asalalauga fa'asalalau maualalo maualalo. Ultra-low-power wireless power systems e masani lava ona aofia ai se RF acquisition front end, DC power and memory management, ma se microprocessor ma transceiver e maualalo le mana.
O le ata 1 o lo'o fa'aalia ai le fausaga o le RFEH wireless node ma le fa'atinoina o le pito i luma o le RF. O le fa'ai'uga lelei o le fa'aogaina o le eletise ma le fausaga o fa'amatalaga uaealesi tu'ufa'atasia ma feso'ota'iga fesiitaiga e fa'alagolago i le fa'atinoga o vaega ta'itasi, e pei o antenna, fa'asa'o, ma ta'amilosaga fa'atonutonu eletise. E tele su'esu'ega o tusitusiga sa faia mo vaega eseese o le faiga. O le Siata 1 o lo'o aoteleina ai le suiga o le eletise, vaega autu mo le fa'aliliuina lelei o le paoa, ma su'esu'ega tusitusiga mo vaega ta'itasi. O tusitusiga lata mai o lo'o taula'i atu i tekinolosi fa'aliliuina eletise, fa'asa'o topologies, po'o feso'ota'iga-malamalama RFEH.
Ata 1
Ae ui i lea, e le o manatu le mamanu antenna o se vaega taua ile RFEH. E ui lava o nisi tusitusiga e manatu i le bandwidth antenna ma le lelei mai se vaaiga lautele poʻo mai se vaaiga faʻapitoa mamanu antenna, e pei o antenna laititi pe mafai ona faʻaogaina, o le aʻafiaga o nisi faʻamaufaʻailoga o le antenna i le mauaina o le mana ma le faʻaliliuga lelei e le o auiliiliga auiliili.
O lenei pepa o loʻo iloiloina auala faʻataʻitaʻiga antenna i rectennas ma le sini o le faʻavasegaina o le RFEH ma le WPT faʻataʻitaʻiga faʻataʻitaʻiga luʻitau mai le mamanu masani antenna fesoʻotaʻiga. Antenna e fa'atusatusaina mai ni va'aiga se lua: fa'afetauiga fa'aletonu pito i tua ma uiga fa'avevela; i tulaga taʻitasi, o le FoM e faʻamaonia ma toe iloilo i antennas faʻaonaponei (SoA).
2. Bandwidth ma Faʻafetaui: Non-50Ω RF Networks
O le fa'alavelave fa'apitoa o le 50Ω o se iloiloga vave o le fetuutuuna'i i le va o le fa'aitiitia ma le malosi i fa'aoga fa'ainisinia microwave. I antennas, o le bandwidth impedance o loʻo faʻamatalaina o le tele o taimi e faʻaalia ai le mana e itiiti ifo i le 10% (S11< - 10 dB). Talu ai ona o mea fa'alaiti ole pisapisao (LNAs), fa'aola eletise, ma fa'amatalaga e masani lava ona mamanuina ma le 50Ω fa'aogaina fa'afeagai, o le 50Ω fa'apogai e masani ona fa'asino.
I totonu o se rectenna, o le gaosiga o le antenna e fafaga saʻo i totonu o le faʻasaʻo, ma o le nonlinearity o le diode e mafua ai se suiga tele i le faʻaogaina o le impedance, ma le vaega capacitive e pule. Faʻapea o se antenna 50Ω, o le luʻitau autu o le mamanuina o se fesoʻotaʻiga fesoʻotaʻiga RF faʻaopoopo e suia ai le faʻaogaina o le impedance i le faʻaogaina o le faʻasaʻo i le taimi o le tului ma faʻamalieina mo se tulaga malosi. I lenei tulaga, e manaʻomia le bandwidth impedance end-to-end e faʻamautinoa lelei le RF i le DC liua. O le mea lea, e ui lava e mafai e antennas ona ausia le bandwidth le iʻu poʻo le ultra-lautele bandwidth e faʻaaoga ai elemene faʻavaitaimi poʻo geometry faʻatasi, o le bandwidth o le rectenna o le a faʻafefeteina e le fesoʻotaʻiga fetaui.
Tele rectenna topologies ua fa'atūina e ausia ai le tasi-band ma multi-band seleselega po o le WPT e ala i le fa'aitiitia o mafaufauga ma fa'ateleina le fesiitaiga o le mana i le va o le antenna ma le fa'asa'o. O le ata 2 o lo'o fa'aalia ai le fa'atulagaina o fa'asologa o fa'asologa o fa'amaumauga, fa'avasegaina e ala i lo latou fausaga fa'atusa fa'aletonu. O le laulau 2 o loʻo faʻaalia ai faʻataʻitaʻiga o faʻataʻitaʻiga maualuga e faʻatatau i le bandwidth end-to-end (i lenei tulaga, FoM) mo vaega taʻitasi.
Ata 2 Rectenna topologies mai le va'aiga o le bandwidth ma le impedance matching. (a) Ta'oto'oto fa'atasi fa'atasi ma antenna masani. (b) Multiband rectenna (e aofia ai le tele o antenna felagolagoma'i) fa'atasi ai ma le fa'asa'o e tasi ma feso'ota'iga tutusa i le fa'aili. (c) Fa'asalalau fa'asalalau fa'atasi ma le tele o ports RF ma feso'ota'iga tutusa eseese mo fa'aili ta'itasi. (d) Alalaupapa fa'ata'oto fa'atasi fa'atasi ai ma antenne alalaupapa ma feso'ota'iga tutusa. (e) Fa'asa'o fa'a-ta'i tasi e fa'aaoga ainini la'ititi eletise e fetaui tonu ma le fa'asa'o. (f) Antenne lapopo'a fa'aeletise fa'atasi e fa'atasi ma le fa'asa'o. (g) Fa'asa'o alalaupapa ma fa'alavelave lavelave e fa'atasi ma le fa'asa'o i luga o le tele o alaleo.
E ui o le WPT ma le ambient RFEH mai fafaga tu'ufa'atasia e eseese fa'aoga rectenna, o le ausiaina o le fa'amuta i le pito i le va o antenna, fa'asa'o ma le uta e taua tele e ausia ai le maualuga o le malosi o le liua (PCE) mai se va'aiga bandwidth. Ae ui i lea, o WPT rectennas e taulaʻi atili i le ausiaina o tulaga maualuga maualuga faʻatusatusa (lalo S11) e faʻaleleia ai le PCE tasi-band i nisi tulaga eletise (topologies a, e ma f). O le lautele o le bandwidth o le WPT tasi-band e faʻaleleia ai le faʻaogaina o le puipuiga i le detuning, gaosiga o faaletonu ma le afifiina o parasitics. I le isi itu, o le RFEH rectennas e faʻamuamua le faʻaogaina o le tele-band ma e aofia i topologies bd ma le g, ona o le eletise spectral density (PSD) o le tasi fusi e masani ona maualalo.
3. Fuafua antenna rectangular
1. Fa'asa'o ta'itasi ta'itasi
O le mamanu antenna o rectenna tasi-aunoa (topology A) e masani lava ona faavae i luga o mamanu antenna masani, e pei o le laina polarization (LP) po o le circular polarization (CP) radiating patch i luga o le vaalele eleele, dipole antenna ma inverted F antenna. E fa'avae le fa'ailoga fa'a'ese'ese i luga ole laiga tu'ufa'atasia DC fa'apipi'iina i le tele o antenna po'o le fa'afefiloi DC ma le RF fa'atasi o le tele o vaega fa'apipi'i.
Talu ai o le tele o antenna fuafuaina o antenna taʻitasi ma faʻamalieina manaʻoga o le WPT tasi-aunoa, pe a sailia le RFEH tele-telefoni siʻosiʻomaga, tele antennas taʻitasi e tuʻufaʻatasia i le tele-band rectennas (topology B) faʻatasi ai ma le faʻaogaina faʻatasi ma tuto'atasi DC tu'ufa'atasia ina ua uma le pule o le eletise e fa'a'esea atoatoa i latou mai le RF mauaina ma le li'o fa'aliliu. Ole mea lea e mana'omia ai le tele o le pulea o le eletise mo fa'aili ta'itasi, lea e ono fa'aitiitia ai le lelei o le fa'aliliuga fa'aoso ona e maualalo le mana DC o le pa'u tasi.
2. Antenna RFEH tele-band ma broadband
O le RFEH o le siosiomaga e masani ona fesoʻotaʻi ma le mauaina o le tele-band; o le mea lea, o le tele o metotia ua faʻatulagaina mo le faʻaleleia o le bandwidth o faʻataʻitaʻiga masani antenna mamanu ma metotia mo le faʻatulagaina o laina faʻapipiʻi lua poʻo faʻapipiʻi antenna. I totonu o lenei vaega, matou te iloiloina mamanu antenna masani mo RFEHs, faʻapea foʻi ma antennas tele-band masani e mafai ona faʻaaogaina e fai ma rectennas.
Coplanar waveguide (CPW) monopole antennas e itiiti le vaega nai lo microstrip patch antennas i le taimi lava e tasi ma maua ai galu LP poʻo CP, ma e masani ona faʻaaogaina mo fesoʻotaʻiga lautele lautele. E fa'aogaina va'alele fa'afofoga e fa'atuputeleina ai le tu'ufua ma fa'aleleia atili ai tupe maua, ma fa'atupuina ai fa'asologa fa'avevela e pei o antenna patch. O antenna ta'iala ta'avale coplanar ua fa'aogaina e fa'aleleia ai le fa'aogaina o bandwidth mo le tele o laina fa'asolosolo, pei ole 1.8-2.7 GHz po'o le 1-3 GHz. Antenna slot fafaga fa'atasi ma antenna patch e masani fo'i ona fa'aogaina i mamanu rectenna multi-band. O le Ata 3 o lo'o fa'aalia ai nisi o antenna tele-band ua lipotia e fa'aogaina le sili atu ma le tasi le auala e fa'aleleia ai le bandwidth.
Ata 3
Antenna-Rectifier Impedance Faafetaui
O le fa'afetauiina o se antenna 50Ω i se fa'asa'o e le laina laina e faigata ona o lona fa'aogaina o feso'ota'iga e fesuisuia'i tele i taimi. I topologies A ma B (Ata 2), o le fesoʻotaʻiga tutusa masani o se LC fetaui e faʻaaoga ai elemene tuʻufaʻatasia; ae ui i lea, e masani ona maualalo le bandwidth fesoʻotaʻiga nai lo le tele o faʻasalalauga fesoʻotaʻiga. E masani ona fa'aogaina le fa'afetauiga o tu'u e tasi i le microwave ma le millimeter-wave bands i lalo ifo o le 6 GHz, ma o fa'amaumauga o le millimeter-wave rectennas o lo'o fa'ailoa mai e iai le vaapiapi vaapiapi aua o lo latou PCE bandwidth e fa'atosina e ala i le fa'aogaina o le fa'amalieina, lea e fa'apitoa ai mo le tasi- fa'aili talosaga WPT i le 24 GHz fa'aili e le'i laiseneina.
O rectennas i topologies C ma D e sili atu ona lavelave fesoʻotaʻiga fetaui. O feso'ota'iga feso'ota'iga laina tu'ufa'atasia ua fa'atulagaina mo feso'ota'iga alalaupapa, fa'atasi ai ma se poloka RF poloka/DC pu'upu'u (fa'amama pasi) i le uafu fa'aola po'o se DC poloka poloka e fai ma ala e toe fo'i atu ai mo harmonics diode. O vaega fa'asa'o e mafai ona suia e le laupapa fa'asalalau lolomi (PCB) interdigitated capacitors, lea o lo'o fa'apipi'iina e fa'aoga ai mea faigaluega fa'akomepiuta fa'akomepiuta fa'akomepiuta. O isi feso'ota'iga feso'ota'iga feso'ota'iga fa'asalalau fa'asalalau fa'asalalau fa'atasi e tu'ufa'atasia elemene tu'ufa'atasi mo le fa'afetaui i ala maualalo ma fa'asoa elemene mo le fa'atupuina o se RF pu'upu'u i totonu.
O le fesuia'iina o le fa'aogaina o le fa'aogaina o lo'o matauina e le uta e ala i se puna (ua ta'ua o le source-pull technique) ua fa'aaogaina e mamanuina ai se feso'ota'iga feso'ota'iga lautele fa'atasi ma le 57% bandwidth feso'ota'i (1.25-2.25 GHz) ma le 10% maualuga le PCE pe a fa'atusatusa i li'o fa'apipi'i pe tufatufaina. . E ui lava o fesoʻotaʻiga faʻafetaui e masani ona mamanuina e faʻafetaui ai antenna i luga o le bandwidth atoa 50Ω, o loʻo i ai lipoti i tusitusiga lea na fesoʻotaʻi ai antenna broadband i faʻasaʻo vaʻai.
O feso'ota'iga feso'ota'iga tu'ufa'atasi tu'ufa'atasi ma fa'asoa fa'asoa ua fa'aaogaina lautele i topologies C ma D, fa'atasi ai ma fa'asologa fa'asologa ma capacitors o elemene tu'ufa'atasi e masani ona fa'aaogaina. O nei mea e aloese ai mai fausaga faigata e pei o interdigitated capacitors, lea e manaʻomia ai le faʻataʻitaʻiga sili atu ma le faʻaogaina nai lo laina microstrip masani.
O le malosiaga fa'aoga i le fa'asa'o e a'afia ai le fa'alavelave fa'aoga ona o le le fa'aogaina o le diode. O le mea lea, o le rectenna ua mamanuina e faʻateleina le PCE mo se tulaga faʻapipiʻi faʻapipiʻi ma le faʻalavelave mamafa. Talu ai ona o diodes e sili atu le malosi o le maualuga o le impedance i alalaupapa i lalo ifo o le 3 GHz, o fesoʻotaʻiga faʻasalalau lautele e faʻaumatia fesoʻotaʻiga fetaui poʻo faʻaitiʻitia taʻavale faʻafetaui faʻafaigofie ua taulaʻi i luga ole laina Prf> 0 dBm ma luga aʻe o le 1 GHz, talu ai o le diodes e maualalo le malosi o le malosi ma e mafai ona fetaui lelei. i le antenna, o lea e aloese ai mai le mamanu o antennas ma mea e faʻaogaina >1,000Ω.
Fa'afetauiga po'o le toe fetuutuuna'i impedance matching ua vaaia i le CMOS rectennas, lea o le feso'ota'iga fa'atusa e aofia ai faletupe capacitor ma inductors i luga o le masini. O feso'ota'iga tutusa CMOS fa'amautu ua fa'atūina fo'i mo antenna masani 50Ω fa'apea fo'i antenna fa'apipi'i fa'atasi. Ua lipotia mai o lo'o fa'aogaina le malosi o le CMOS passive e fa'atonutonu ai ki e fa'atonu ai le gaosiga o le antenna i fa'asa'o eseese ma feso'ota'iga fetaui e fa'atatau i le mana avanoa. O se feso'ota'iga fa'atusa e mafai ona fa'aogaina e fa'aaoga ai mea fa'apipi'i fa'apipi'i fa'apipi'i ua fa'atūina, lea e fa'alogo lelei a'o fuaina le fa'aogaina o feso'ota'iga e fa'aaoga ai se su'esu'ega o feso'otaiga. I feso'ota'iga fa'afetauiga microstrip toe fa'afouina, na fa'aogaina ai suiga o le transistor e fa'afetaui ai tu'utu'uga tutusa ina ia ausia uiga fa'a-lua.
Mo nisi fa'amatalaga e uiga i antenna, fa'amolemole asiasi:
Taimi meli: Aukuso-09-2024
