Antenna-Rectifier Co-design
O le uiga o rectennas mulimuli i le EG topology i le Ata 2 o le antenna e fetaui saʻo i le faʻasaʻo, nai lo le 50Ω tulaga, lea e manaʻomia ai le faʻaitiitia poʻo le faʻamutaina o le taamilosaga tutusa e faʻamalosia ai le faʻasaʻo. O lenei vaega e toe iloilo ai le lelei o SoA rectennas ma non-50Ω antennas ma rectennas e aunoa ma fesoʻotaʻiga tutusa.
1. Antenna Laiti Eletise
LC resonant ring antennas ua fa'aaogaina lautele i talosaga e taua tele le tele o le system. I laina i lalo ole 1 GHz, ole umi ole galu e mafai ona fa'atupuina ai le fa'anofoina o antenna elemene fa'asalalau fa'apitoa e nofoia le tele o avanoa nai lo le tele o le tele o le faiga, ma fa'aoga e pei ole transceivers tu'ufa'atasia atoatoa mo totoga o le tino e fa'amanuiaina fa'apitoa mai le fa'aogaina o antenna laiti eletise mo le WPT.
Ole maualuga ole impedance ole tama'i antenna (latalata i le resonance) e mafai ona fa'aogaina e fa'alua sa'o ai le fa'asa'o po'o le fa'aopoopoina o feso'ota'iga feso'ota'iga capacitive i luga ole chip. O antenna laiti eletise ua lipotia i le WPT ma le LP ma le CP i lalo ole 1 GHz e faʻaaoga ai antennas dipole Huygens, faʻatasi ai ma le ka = 0.645, ae o le ka = 5.91 i dipoles masani (ka = 2πr / λ0).
2. Rectifier conjugate antenna
O le fa'alavelave fa'aoga masani o se diode e maualuga le malosi, o lea e mana'omia ai se antenna inductive e maua ai le fa'alavelave fa'atasi. Ona o le capacitive impedance o le pu, maualuga impedance inductive antennas ua faʻaaogaina lautele i pine RFID. O antenna Dipole talu ai nei na avea ma masani i faʻalavelave faʻalavelave RFID antennas, faʻaalia le maualuga o le impedance (tetee ma le tali) latalata i le latou resonant frequency.
Inductive dipole antennas ua faʻaaogaina e faʻafetaui ai le maualuga o le gafatia o le faʻasaʻo i le laina o le tului. I totonu o se antenna dipole gaugau, o le laina pupuu lua (gaugau dipole) galue o se transformer impedance, faatagaina le mamanu o se antenna impedance maualuga maualuga. I le isi itu, o le fafaga fa'aituau e nafa ma le fa'ateleina o le fa'aoso fa'aoso fa'apea fo'i le impedance moni. O le tu'ufa'atasia o le tele o elemene fa'aituau fa'aituau fa'atasi ma stubs radial aufana e le paleni e maua ai se antenna fa'asao maualuga. Ata 4 o lo'o fa'aalia ai nisi o antenna fa'asa'o fa'atasi.
Ata 4
Uiga fa'avevela ile RFEH ma le WPT
I le faʻataʻitaʻiga Friis, o le mana PRX na maua e se antenna i se mamao d mai le transmitter o se galuega tuusao a le tagata e taliaina ma le transmitter gains (GRX, GTX).
O le fa'atonuga o lobe autu o le antenna ma le polarization e a'afia tonu ai le aofa'i o le malosi e aoina mai le galu na tupu. O uiga fa'avevela antenna o fa'ailoga autu ia e va'ava'ai ai le RFEH ma le WPT (Ata 5). A'o i totonu o talosaga uma e lua atonu e le o iloa le auala faʻasalalau ma o lona aʻafiaga i luga o le galu na maua e manaʻomia ona mafaufau i ai, o le malamalama o le antenna felauaiga e mafai ona faʻaogaina. Fuafuaga 3 o lo'o fa'ailoa mai ai ta'iala autu o lo'o talanoaina i lenei vaega ma lo latou fa'aogaina i le RFEH ma le WPT.
Ata 5
1. Fa'atonuga ma Maua
I le tele o talosaga RFEH ma WPT, e manatu e le iloa e le tagata aoina le itu o le faʻalavelave faʻafuaseʻi ma e leai se laina-o-sight (LoS) ala. I lenei galuega, e tele mamanu antenna ma faʻapipiʻi na suʻesuʻeina e faʻateleina ai le mana maua mai se puna e le iloa, e tutoatasi mai le faʻaogaina o le lobe autu i le va o le transmitter ma le tagata e taliaina.
Omnidirectional antennas ua faʻaaogaina lautele i le siosiomaga RFEH rectennas. I tusitusiga, o le PSD e eseese e faʻatatau i le faʻatonuga o le antenna. Ae ui i lea, o le fesuiaiga o le mana e leʻi faʻamatalaina, o lea e le mafai ai ona iloa pe o le fesuiaiga e mafua mai i le faʻasologa o le radiation o le antenna pe ona o le polarization mismatch.
I le faaopoopo atu i talosaga RFEH, maualuga-gain directional antennas ma arrays ua lipotia lautele mo microwave WPT e faʻaleleia ai le faʻaleleia lelei o le aoina o le eletise maualalo RF poʻo le faʻatoʻilaloina o le gau o faʻasalalauga. Yagi-Uda rectenna arrays, bowtie arrays, spiral arrays, fusifusia Vivaldi arrays, CPW CP arrays, ma patch arrays o loʻo i totonu o faʻatinoga rectenna scalable e mafai ona faʻateleina le malosi o le malosi i lalo o se vaega patino. O isi auala e fa'aleleia atili ai le antenna e aofia ai le substrate integrated waveguide (SIW) technology i microwave ma millimeter wave bands, fa'apitoa i le WPT. Ae ui i lea, o rectennas maualuga-gain o loʻo faʻaalia i le vaapiapi vaapiapi, e le lelei ai le taliaina o galu i itu faʻatonu. O su'esu'ega i le aofa'i o elemene antenna ma uafu na fa'ai'u ai e le tutusa le fa'atonuga maualuga ma le malosi e seleseleina i totonu o le RFEH ambient pe a fa'apea e fa'alavelave fa'afuase'i fa'atasi; na fa'amaonia lenei mea i fua fa'afanua i si'osi'omaga o le taulaga. E mafai ona fa'atapula'aina fa'asologa maualuga-maua i talosaga WPT.
Ina ia tu'uina atu fa'amanuiaga o antenna maualuga-maualuga i RFEHs fa'atonu, afifiina po'o fofo fa'atulagaina e fa'aogaina e foia ai le fa'afitauli fa'atonu. Ose ta'ilima antenna ta'ilua-patch ua fa'ailoa mai e selesele ai le malosi mai le Wi-Fi RFEH i itu e lua. O antenna telefoni feaveai RFEH ua mamanuina foi e pei o pusa 3D ma lolomi pe pipii i luga o fafo e faʻaitiitia ai le vaega ma mafai ai ona selesele le tele o itu. O fausaga kupita rectenna o lo'o fa'aalia ai le maualuga o le avanoa e maua ai le malosi ile RFEHs.
Faʻaleleia atili i le mamanu antenna e faʻateleina ai le lautele, e aofia ai elemene faʻapipiʻi parasitic auxiliary, na faia e faʻaleleia ai le WPT ile 2.4 GHz, 4 × 1 arrays. O le 6 GHz mesh antenna fa'atasi ai ma le tele o fa'alagi sa fa'aalia, fa'aalia ai le tele o fa'alava i le taulaga. Tele-taulaga, tele-rectifier luga rectennas ma le malosi seleseleina antennas ma omnidirectional mamanu radiation ua fuafuaina mo multi-directional ma multi-polarized RFEH. Fa'asa'o fa'atele fa'atasi ma matrices fau fa'alava ma fa'aantenna tele-taulaga ua fa'atūina fo'i mo le seleselega tele o le malosi.
I se aotelega, e ui o antenna maualuga-maualuga e sili ona lelei e faʻaleleia ai le malosi e seleseleina mai le maualalo o le RF densities, e sili atu le faʻatonuina o faʻatonuga atonu e le lelei i talosaga e le o iloa le itu o le transmitter (faʻataʻitaʻiga, ambient RFEH poʻo le WPT e ala i ala faʻasalalau le iloa). I lenei galuega, e tele auala e tele-beam o loʻo faʻatulagaina mo le tele-directional high-gain WPT ma RFEH.
2. Antenna Polarization
Antenna polarization o loʻo faʻamatalaina ai le gaioiga o le eletise eletise e fesoʻotaʻi ma le faʻasologa o le antenna. Polarization le fetaui e mafai ona oʻo atu ai i le faʻaitiitia o le felauaiga / talia i le va o antenna e tusa lava pe faʻaoga faʻatonuga autu o lobe. Mo se fa'ata'ita'iga, afai e fa'aoga se antenna LP tūsa'o mo le fa'asalalauina ma fa'aoga se antenna LP fa'alava mo le taliaina, e leai se paoa e maua. I totonu o lenei vaega, o lo'o toe iloiloina auala e fa'asiliina ai le talileleia o le tali atu uaealesi ma aloese mai fa'aletonu le fetaui o polarization. O lo'o tu'uina atu i le Ata 6 se fa'ata'ita'iga o le SoA ile Laulau 4.
Ata 6
I feso'ota'iga telefoni feavea'i, e le'o mafai ona ausia le fa'aogaina o laina laina i le va o nofoaga autu ma telefoni fe'avea'i, o le mea lea ua fa'atulaga ai antenna fa'avae e fa'alua-polarized po'o le tele-polarized e aloese ai mai polarization mismatch gau. Ae ui i lea, o le fesuiaiga o le polarization o galu LP ona o aʻafiaga multipath e tumau pea o se faʻafitauli e leʻi foia. Faʻavae i luga ole manatu ole tele-polarized telefoni feaveaʻi, telefoni feaveaʻi RFEH antennas ua mamanuina e pei o LP antennas.
CP rectennas e masani ona faʻaaogaina i le WPT ona e faʻafefete i le le fetaui. CP antennas e mafai ona maua CP radiation faʻatasi ma le faʻataʻitaʻiga tutusa (lima agavale poʻo lima taumatau CP) faʻaopoopo i galu LP uma e aunoa ma le leiloa o le eletise. I so'o se tulaga, o le CP antenna e fa'asalalau ma le LP antenna e maua ma le 3 dB gau (50% power loss). CP rectennas ua lipotia mai e talafeagai mo 900 MHz ma 2.4 GHz ma 5.8 GHz fale gaosimea, faasaienisi, ma fusi faafomai faapea foi millimita galu. I le RFEH o galu fa'asolosolo fa'aletonu, o le fa'aputuga fa'avasegaga o lo'o fa'atusalia ai se fofo fa'aletonu i le fa'aogaina o le fa'aletonu.
O le polarization atoa, e ta'ua foi o le tele-polarization, ua fautuaina e foia atoatoa le leiloa o le polarization, e mafai ai ona aoina uma CP ma LP galu, lea e lua lua-polarized orthogonal LP elemene e maua lelei uma LP ma CP galu. Mo se fa'ata'ita'iga o lenei mea, o le tu'u sa'o ma le fa'alava fa'alava (VV ma VH) e tumau pea e tusa lava po'o le a le polarization angle:
CP electromagnetic wave "E" eletise eletise, lea e aoina faalua ai le mana (tasi i le iunite), ma maua atoa ai le vaega CP ma faʻatoʻilaloina le 3 dB polarization mismatch gau:
Mulimuli ane, e ala i le tuufaatasiga DC, e mafai ona maua galu o faʻalavelave faʻafuaseʻi. O le ata 7 o lo'o fa'aalia ai le geometry o le rectenna polarized atoatoa ua lipotia.
Ata 7
I le aotelega, i talosaga WPT ma sapalai eletise tuuto, CP e sili ona lelei ona e faʻaleleia le lelei o le WPT tusa lava po o le a le polarization angle o le antenna. I le isi itu, i le tele-puna mauaina, aemaise lava mai ambient puna, atoa polarized antennas e mafai ona ausia sili atu le taliaina atoa ma le maualuga feaveai; tele-taulaga / tele-rectifier architectures e manaʻomia e tuʻufaʻatasia atoatoa le malosi polarized i RF poʻo DC.
Aotelega
O lenei pepa o loʻo iloiloina le alualu i luma lata mai i le mamanu antenna mo RFEH ma le WPT, ma faʻatulagaina se faʻavasegaga masani o le mamanu antenna mo le RFEH ma le WPT e leʻi faʻatulagaina i tusitusiga muamua. E tolu mana'oga fa'avae antenna mo le ausiaina o le maualuga o le RF-to-DC lelei ua fa'ailoa mai:
1. Antenna rectifier impedance bandwidth mo le RFEH ma le WPT fusi o tului;
2. Fa'asagaga lobe autu i le va o le transmitter ma le receiver i le WPT mai se fafaga fa'apitoa;
3. Fa'afetauiga polarization i le va o le rectenna ma le galu na tupu e tusa lava po o le a le tulimanu ma le tulaga.
Faʻavae i luga o le impedance, rectennas ua faʻavasegaina i le 50Ω ma faʻasaʻo faʻamaufaʻailoga rectennas, faʻatasi ai ma le taulaʻi atu i le faʻaogaina o le impedance i le va o fusi eseese ma uta ma le lelei o metotia faʻafetaui taitasi.
O uiga faʻavevela o SoA rectennas ua toe iloiloina mai le vaʻaiga o le faʻatonuga ma le faʻaogaina. O lo'o talanoaina auala e fa'aleleia atili ai tupe maua e ala i le fa'amomoli ma le afifiina e fo'ia ai le lautele vaapiapi. Mulimuli ane, CP rectennas mo WPT toe iloiloina, faatasi ai ma faatinoga eseese e ausia polarization-tutoatasi le taliaina mo WPT ma RFEH.
Mo nisi fa'amatalaga e uiga i antenna, fa'amolemole asiasi:
Taimi meli: Aukuso-16-2024
