Eriali-Rectifier Co-design
Iwa ti awọn rectennas ti o tẹle EG topology ni Nọmba 2 ni pe eriali ti baamu taara si oluṣeto, dipo boṣewa 50Ω, eyiti o nilo idinku tabi imukuro iyika ti o baamu lati ṣe agbara atunṣe. Abala yii ṣe atunwo awọn anfani ti SoA rectennas pẹlu awọn eriali ti kii ṣe 50Ω ati awọn rectenna laisi awọn nẹtiwọọki ti o baamu.
1. Electrically Kekere Eriali
Awọn eriali oruka resonant LC ti ni lilo pupọ ni awọn ohun elo nibiti iwọn eto jẹ pataki. Ni awọn loorekoore ti o wa ni isalẹ 1 GHz, gigun gigun le fa ki awọn eriali eroja ti a pin kaakiri lati gba aaye diẹ sii ju iwọn gbogbogbo ti eto naa, ati awọn ohun elo bii transceivers ti o ni kikun fun awọn aranmo ara paapaa ni anfani lati lilo awọn eriali kekere itanna fun WPT.
Imudani inductive giga ti eriali kekere (isunmọ resonance) le ṣee lo lati ṣe tọkọtaya oluṣeto taara tabi pẹlu afikun nẹtiwọọki ibaramu capacitive ori-chip. Awọn eriali kekere ti itanna ti ni ijabọ ni WPT pẹlu LP ati CP ni isalẹ 1 GHz ni lilo awọn eriali dipole Huygens, pẹlu ka = 0.645, lakoko ti ka = 5.91 ni dipoles deede (ka = 2πr/λ0).
2. Rectifier conjugate eriali
Imudani titẹ sii aṣoju ti ẹrọ ẹlẹnu meji jẹ agbara giga, nitorinaa eriali inductive ni a nilo lati ṣaṣeyọri ikọjujasi conjugate. Nitori impedance capacitive ti ërún, awọn eriali inductive impedance giga ti ni lilo pupọ ni awọn afi RFID. Awọn eriali Dipole laipẹ di aṣa ni awọn eriali RFID impedance eka, ti n ṣafihan ikọlu giga (resistance ati reactance) nitosi igbohunsafẹfẹ resonant wọn.
Inductive dipole eriali ti a ti lo lati baramu awọn ga kapasito ti awọn rectifier ni awọn igbohunsafẹfẹ iye anfani. Ninu eriali dipole ti a ṣe pọ, laini kukuru meji (pipade dipole) n ṣiṣẹ bi oluyipada ikọjujasi, gbigba apẹrẹ ti eriali impedance giga giga. Ni omiiran, ifunni ojuṣaaju jẹ iduro fun jijẹ ifaseyin inductive bii ikọjusi gangan. Apapọ ọpọ abosi dipole eroja pẹlu aiwontunwonsi ọrun-tai radial stubs fọọmu kan meji àsopọmọBurọọdubandi ga eriali impedance. olusin 4 fihan diẹ ninu awọn royin rectifier conjugate eriali.
olusin 4
Radiation abuda ni RFEH ati WPT
Ninu awoṣe Friis, agbara PRX ti o gba nipasẹ eriali ni ijinna d lati atagba jẹ iṣẹ taara ti olugba ati awọn anfani atagba (GRX, GTX).
Itọnisọna lobe akọkọ ti eriali naa ati polarization taara ni ipa iye agbara ti a gba lati inu igbi iṣẹlẹ naa. Awọn abuda itọsi eriali jẹ awọn ipilẹ bọtini ti o ṣe iyatọ laarin RFEH ibaramu ati WPT (Aworan 5). Lakoko ti o wa ninu awọn ohun elo mejeeji alabọde itankale le jẹ aimọ ati pe ipa rẹ lori igbi ti o gba nilo lati gbero, imọ ti eriali gbigbe le ṣee lo. Tabili 3 ṣe idanimọ awọn ipilẹ bọtini ti a sọrọ ni apakan yii ati iwulo wọn si RFEH ati WPT.
olusin 5
1. Itọsọna ati ere
Ninu ọpọlọpọ awọn ohun elo RFEH ati WPT, a ro pe olugba ko mọ itọsọna ti itankalẹ iṣẹlẹ ati pe ko si ọna ila-oju (LoS). Ninu iṣẹ yii, awọn apẹrẹ eriali pupọ ati awọn ibi ti a ti ṣe iwadii lati mu iwọn agbara ti o gba pọ si lati orisun aimọ, ni ominira ti titete lobe akọkọ laarin atagba ati olugba.
Awọn eriali Omnidirectional ti jẹ lilo pupọ ni awọn rectennas RFEH ayika. Ninu awọn iwe-iwe, PSD yatọ da lori iṣalaye ti eriali naa. Bibẹẹkọ, iyatọ ninu agbara ko ti ṣe alaye, nitorinaa ko ṣee ṣe lati pinnu boya iyatọ jẹ nitori ilana itọsi ti eriali tabi nitori aiṣedeede polarization.
Ni afikun si awọn ohun elo RFEH, awọn eriali itọsọna ti ere giga ati awọn akojọpọ ti jẹ ijabọ jakejado fun WPT makirowefu lati mu imudara ikojọpọ ti iwuwo agbara RF kekere tabi bori awọn adanu itankale. Yagi-Uda rectenna arrays, bowtie arrays, ajija orunkun, ni wiwọ pelu Vivaldi arrays, CPW CP arrays, ati patch arrays wa laarin awọn ti iwọn rectenna imuse ti o le mu iwọn isẹlẹ agbara iwuwo labẹ kan awọn agbegbe. Awọn ọna miiran lati mu ere eriali pọ si pẹlu imọ-ẹrọ iṣipopada isodipupo (SIW) ni makirowefu ati awọn ẹgbẹ igbi milimita, ni pato si WPT. Bibẹẹkọ, awọn rectenna ti o ni ere giga jẹ afihan nipasẹ awọn iwọn ina to dín, ṣiṣe gbigba awọn igbi ni awọn itọnisọna lainidii ailagbara. Awọn iwadii sinu nọmba awọn eroja eriali ati awọn ebute oko oju omi pari pe taara taara ko ni ibamu si agbara ikore ti o ga julọ ni RFEH ibaramu ti o ro pe iṣẹlẹ lainidii onisẹpo mẹta; Eyi jẹri nipasẹ awọn wiwọn aaye ni awọn agbegbe ilu. Awọn eto ere giga le ni opin si awọn ohun elo WPT.
Lati gbe awọn anfani ti awọn eriali ere giga si awọn RFEH lainidii, iṣakojọpọ tabi awọn solusan akọkọ ni a lo lati bori ọran taara. Wristband eriali meji-patch ni a dabaa lati ikore agbara lati awọn Wi-Fi RFEH ibaramu ni awọn itọnisọna meji. Awọn eriali RFEH cellular ibaramu tun jẹ apẹrẹ bi awọn apoti 3D ati tẹjade tabi faramọ awọn aaye ita lati dinku agbegbe eto ati mu ikore ọna-ọna pupọ ṣiṣẹ. Awọn ẹya onigun onigun ṣe afihan iṣeeṣe giga ti gbigba agbara ni awọn RFEH ibaramu.
Awọn ilọsiwaju si apẹrẹ eriali lati mu iwọn ina pọ si, pẹlu awọn eroja patch parasitic parasitic, ni a ṣe lati mu ilọsiwaju WPT ni 2.4 GHz, awọn ọna 4 × 1. Eriali mesh 6 GHz kan pẹlu awọn agbegbe tan ina lọpọlọpọ ni a tun dabaa, ti n ṣafihan awọn opo pupọ fun ibudo. Ọpọ-ibudo, olona-rectifier dada rectennas ati awọn eriali ikore agbara pẹlu omnidirectional Ìtọjú ilana ti a ti dabaa fun olona-itọnisọna ati olona-polarized RFEH. Awọn atunṣe-pupọ pẹlu awọn matrices beamforming ati awọn ọna eriali ibudo-pupọ ti tun ti dabaa fun ere-giga, ikore agbara itọsọna pupọ.
Ni akojọpọ, lakoko ti awọn eriali ti o ga-giga ni o fẹ lati mu agbara ikore lati awọn iwuwo RF kekere, awọn olugba itọsọna giga le ma dara julọ ni awọn ohun elo nibiti itọsọna atagba jẹ aimọ (fun apẹẹrẹ, RFEH ibaramu tabi WPT nipasẹ awọn ikanni itankale aimọ). Ninu iṣẹ yii, awọn ọna isunmọ-pupọ-pupọ ni a dabaa fun WPT giga-giga-itọnisọna pupọ ati RFEH.
2. Antenna Polarization
Antenna polarization ṣapejuwe iṣipopada ti aaye fekito aaye ina ni ibatan si itọsọna itankalẹ eriali. Awọn aiṣedeede polarization le ja si idinku gbigbe / gbigba laarin awọn eriali paapaa nigbati awọn itọnisọna lobe akọkọ ba wa ni deede. Fun apẹẹrẹ, ti o ba lo eriali LP inaro fun gbigbe ati eriali LP petele kan fun gbigba, ko si agbara yoo gba. Ni apakan yii, awọn ọna ti a royin fun mimuuṣiṣẹpọ gbigba alailowaya ati yago fun awọn adanu aiṣedeede polarization jẹ atunyẹwo. Akopọ ti faaji rectenna ti a daba pẹlu ọwọ si polarization ni a fun ni Nọmba 6 ati apẹẹrẹ SoA ni a fun ni Tabili 4.
olusin 6
Ninu awọn ibaraẹnisọrọ cellular, titete polarization laini laarin awọn ibudo ipilẹ ati awọn foonu alagbeka ko ṣee ṣe lati ṣaṣeyọri, nitorinaa awọn eriali ibudo ipilẹ jẹ apẹrẹ lati jẹ polarized meji tabi olona-polarized lati yago fun awọn adanu aiṣedeede polarization. Sibẹsibẹ, iyatọ polarization ti awọn igbi LP nitori awọn ipa ipa-ọna pupọ jẹ iṣoro ti a ko yanju. Da lori arosinu ti awọn ibudo ipilẹ alagbeka olona-polarized, awọn eriali RFEH cellular jẹ apẹrẹ bi awọn eriali LP.
Awọn rectenna CP ni a lo ni akọkọ ni WPT nitori pe wọn jẹ sooro si aiṣedeede. Awọn eriali CP ni anfani lati gba itọsi CP pẹlu itọsọna yiyi kanna (apa osi tabi CP apa ọtun) ni afikun si gbogbo awọn igbi LP laisi pipadanu agbara. Ni eyikeyi ọran, eriali CP tan kaakiri ati eriali LP gba pẹlu pipadanu 3 dB (pipadanu agbara 50%). CP rectennas ni a royin pe o dara fun 900 MHz ati 2.4 GHz ati ile-iṣẹ 5.8 GHz, imọ-jinlẹ, ati awọn ẹgbẹ iṣoogun bii awọn igbi millimeter. Ni RFEH ti awọn igbi polarized lainidii, iyatọ polarization duro fun ojutu ti o pọju si awọn adanu aiṣedeede polarization.
Polarization ni kikun, ti a tun mọ ni olona-polarization, ni a ti daba lati bori patapata awọn adanu aiṣedeede polarization, ṣiṣe gbigba ikojọpọ ti awọn igbi CP ati awọn igbi LP mejeeji, nibiti awọn eroja meji-polarized orthogonal LP meji ti gba ni imunadoko gbogbo awọn igbi LP ati CP. Lati ṣapejuwe eyi, awọn foliteji net inaro ati petele (VV ati VH) duro nigbagbogbo laibikita igun polarization:
CP itanna igbi “E” aaye ina, nibiti a ti gba agbara lẹẹmeji (lẹẹkan fun ẹyọkan), nitorinaa gbigba ni kikun paati CP ati bibori pipadanu aiṣedeede polarization 3 dB:
Lakotan, nipasẹ apapọ DC, awọn igbi iṣẹlẹ ti polarization lainidii le gba. Nọmba 7 ṣe afihan jiometirika ti rectenna pola ti a royin ni kikun.
olusin 7
Ni akojọpọ, ni awọn ohun elo WPT pẹlu awọn ipese agbara iyasọtọ, CP jẹ ayanfẹ nitori pe o mu ilọsiwaju WPT ṣiṣẹ laibikita igun polarization ti eriali naa. Ni apa keji, ni gbigba orisun pupọ, ni pataki lati awọn orisun ibaramu, awọn eriali pola ni kikun le ṣaṣeyọri gbigba gbogbogbo ti o dara julọ ati gbigbe gbigbe lọpọlọpọ; ọpọ-ibudo/olona-rectifier faaji nilo lati darapo ni kikun pola agbara ni RF tabi DC.
Lakotan
Iwe yii ṣe atunyẹwo ilọsiwaju aipẹ ni apẹrẹ eriali fun RFEH ati WPT, ati pe o tanmo ipinya boṣewa ti apẹrẹ eriali fun RFEH ati WPT ti ko dabaa ni awọn iwe iṣaaju. Awọn ibeere eriali ipilẹ mẹta fun iyọrisi ṣiṣe RF-si-DC giga ti jẹ idanimọ bi:
1. Antenna rectifier impedance bandiwidi fun awọn RFEH ati WPT iye ti awọn anfani;
2. Ifilelẹ lobe akọkọ laarin atagba ati olugba ni WPT lati ifunni iyasọtọ;
3. Ibamu polarization laarin rectenna ati igbi iṣẹlẹ laibikita igun ati ipo.
Da lori ikọjujasi, awọn rectenna ti wa ni ipin si 50Ω ati rectifier conjugate rectennas, pẹlu idojukọ lori ibaamu impedance laarin awọn oriṣiriṣi awọn ẹgbẹ ati awọn ẹru ati ṣiṣe ti ọna ibaramu kọọkan.
Awọn abuda itankalẹ ti SoA rectennas ni a ti ṣe atunyẹwo lati irisi taara ati polarization. Awọn ọna lati mu ere pọ si nipasẹ ṣiṣe beamforming ati apoti lati bori iwọn ila-oorun dín ni a jiroro. Ni ipari, CP rectennas fun WPT ni a ṣe atunyẹwo, pẹlu awọn imuse pupọ lati ṣaṣeyọri gbigba ominira-polarization fun WPT ati RFEH.
Lati ni imọ siwaju sii nipa awọn eriali, jọwọ ṣabẹwo:
Akoko ifiweranṣẹ: Oṣu Kẹjọ-16-2024
