Тарҳрезии муштараки Антенна-Ректификатор
Хусусияти ректеннаҳои пас аз топологияи EG дар расми 2 дар он аст, ки мавҷгири мустақиман ба росткунҷа мувофиқ аст, на стандарти 50Ω, ки барои ба кор даровардани росткунҷа кам кардан ё нест кардани схемаи мувофиқро талаб мекунад. Ин бахш бартариҳои rectennas SoA бо мавҷгирҳои ғайри 50Ω ва ректеннаҳоро бидуни шабакаҳои мувофиқ баррасӣ мекунад.
1. Антеннаҳои аз ҷиҳати электрикӣ хурд
Антеннаҳои ҳалқаи резонанси LC дар барномаҳое истифода мешаванд, ки андозаи система муҳим аст. Дар басомадҳои камтар аз 1 ГГц, дарозии мавҷ метавонад боиси ишғол кардани мавҷгирҳои унсурҳои стандартии тақсимшуда аз андозаи умумии система гардад ва барномаҳо ба монанди интиқолдиҳандаҳои пурра ҳамгирошуда барои имплантатсияҳои бадан махсусан аз истифодаи мавҷгирҳои аз ҷиҳати барқӣ хурд барои WPT манфиат мегиранд.
Импеданси баланди индуктивии мавҷгири хурд (наздикии резонанс) метавонад барои мустақиман пайваст кардани росткунҷа ё бо шабакаи иловагии мутобиқати конденситивии чип истифода шавад. Дар WPT бо LP ва CP камтар аз 1 ГГц мавҷгирҳои аз ҷиҳати барқӣ хурд бо истифода аз мавҷгирҳои диполии Ҳуйгенс гузориш дода шудаанд, ки бо ka=0,645, дар ҳоле ки ka=5,91 дар диполҳои муқаррарӣ (ka=2πr/λ0).
2. Антеннаи конъюгатии росткунак
Импеданси маъмулии вуруди диод хеле қобилиятнок аст, бинобар ин барои ноил шудан ба импеданси конъюгатӣ мавҷгири индуктивӣ лозим аст. Аз сабаби импеданси иқтидори чип, мавҷгирҳои индуктивии импеданси баланд дар барчаспҳои RFID васеъ истифода мешаванд. Антеннаҳои диполӣ ба наздикӣ як тамоюли мавҷгирҳои мураккаби импеданси RFID гардиданд, ки дар наздикии басомади резонанси худ муқовимати баланд (муқовимат ва реаксия) нишон медиҳанд.
Антеннаҳои диполҳои индуктивӣ барои мувофиқ кардани иқтидори баланди ислоҳкунанда дар басомади таваҷҷӯҳ истифода шудаанд. Дар мавҷгири диполҳои печонидашуда хати кӯтоҳи дукарата (қатъи дипол) ҳамчун трансформатори импеданс амал мекунад ва имкон медиҳад, ки мавҷгири импеданси бениҳоят баланд тарҳрезӣ шавад. Интихобан, ғизодиҳии ғаразнок барои баланд бардоштани реаксияи индуктивӣ ва инчунин импеданси воқеӣ масъул аст. Якҷоя кардани унсурҳои сершумори диполҳои ғаразнок бо ноқилҳои радиалии камондор як мавҷгири дугонаи фарохмаҷрои баландро ташкил медиҳад. Дар расми 4 баъзе мавҷгирҳои конъюгатии росткунаки гузоришшуда нишон дода шудаанд.
Расми 4
Хусусиятҳои радиатсионӣ дар RFEH ва WPT
Дар модели Friis, қувваи PRX, ки аз ҷониби мавҷгир дар масофаи d аз интиқолдиҳанда гирифта мешавад, вазифаи мустақими қабулкунанда ва интиқолдиҳанда мебошад (GRX, GTX).
Самти асосии лоб ва поляризатсияи мавҷгир мустақиман ба миқдори қувваи ҷамъшуда аз мавҷи ҳодиса таъсир мерасонад. Хусусиятҳои радиатсияи мавҷгир параметрҳои калидӣ мебошанд, ки байни RFEH муҳити атроф ва WPT фарқ мекунанд (Расми 5). Дар ҳоле, ки дар ҳарду барномаҳо муҳити паҳнкунанда метавонад номаълум бошад ва таъсири он ба мавҷи қабулшуда бояд ба назар гирифта шавад, дониши мавҷгири интиқолдиҳанда метавонад истифода шавад. Ҷадвали 3 параметрҳои калидии дар ин бахш муҳокимашуда ва татбиқи онҳоро ба RFEH ва WPT муайян мекунад.
Расми 5
1. Роҳбарият ва фоида
Дар аксари замимаҳои RFEH ва WPT, тахмин мезананд, ки коллектор самти радиатсияи ҳодисаро намедонад ва роҳи хати бинанда (LoS) вуҷуд надорад. Дар ин кор тарҳҳо ва ҷойгиркунии антеннаҳои сершумор барои ба ҳадди аксар расонидани қувваи гирифташуда аз манбаи номаълум, новобаста аз ҳамоҳангии асосии лоб байни интиқолдиҳанда ва қабулкунанда таҳқиқ карда шуданд.
Антеннаҳои ҳамаҷониба дар ректеннаҳои муҳити зисти RFEH ба таври васеъ истифода мешаванд. Дар адабиёт, PSD вобаста ба самти мавҷгир фарқ мекунад. Бо вуҷуди ин, тағирёбии қудрат шарҳ дода нашудааст, бинобар ин муайян кардан мумкин нест, ки ин тағирот ба шакли радиатсияи мавҷгир вобаста аст ё аз сабаби номувофиқ будани поляризатсия.
Илова ба замимаҳои RFEH, мавҷгирҳо ва массивҳои самти баланддаромад барои WPT-и микроволновка барои беҳтар кардани самаранокии ҷамъоварии зичии пасти нерӯи РБ ё бартараф кардани талафоти паҳншавӣ ба таври васеъ гузориш дода шудаанд. Массивҳои рости Яги-Уда, массивҳои галстукҳо, массивҳои спиралӣ, массивҳои зич пайвастшудаи Vivaldi, массивҳои CPW CP ва массиви патч аз ҷумлаи татбиқи миқёспазири rectenna мебошанд, ки метавонанд зичии қувваи ҳодисаро дар як минтақаи муайян ба ҳадди аксар расонанд. Дигар равишҳо барои беҳтар кардани ба даст овардани мавҷгир иборатанд аз технологияи интегралии мавҷҳои субстратӣ (SIW) дар бандҳои мавҷи микроволновка ва миллиметрӣ, ки ба WPT хос аст. Аммо, ректеннаҳои баланддаромад бо паҳнои нури танг тавсиф мешаванд, ки қабули мавҷҳоро дар самтҳои худсарона бесамар мегардонанд. Тадқиқотҳо оид ба шумораи унсурҳои мавҷгир ва бандарҳо ба хулосае омаданд, ки самти баландтар ба қувваи баландтари ҳосилшуда дар RFEH дар муҳити атроф мувофиқат намекунад, бо назардошти ҳодисаҳои худсаронаи сеченака; ин бо ченакҳои саҳроӣ дар муҳити шаҳр тасдиқ карда шуд. Массивҳои фоиданок метавонанд бо барномаҳои WPT маҳдуд карда шаванд.
Барои интиқол додани бартариҳои мавҷгирҳои сердаромад ба RFEH-ҳои худсарона, ҳалли бастабандӣ ё тарҳрезӣ барои рафъи мушкилоти самт истифода мешаванд. Дастбанди дугонаи антенна пешниҳод карда мешавад, ки энергияро аз RFEH-ҳои Wi-Fi дар ду самт ҷамъоварӣ кунад. Антеннаҳои мобилии RFEH дар муҳити атроф инчунин ҳамчун қуттиҳои 3D тарҳрезӣ шудаанд ва чоп карда мешаванд ё ба сатҳи берунӣ часпонида мешаванд, то майдони системаро кам кунанд ва ҷамъоварии ҳосили гуногунҷанбаро таъмин кунанд. Сохторҳои рости кубӣ эҳтимолияти бештари қабули энергияро дар RFEH-ҳои муҳити атроф нишон медиҳанд.
Такмилдиҳии тарҳи мавҷгир барои баланд бардоштани паҳнои чӯб, аз ҷумла унсурҳои ёрирасони ямоқи паразитӣ, барои беҳтар кардани WPT дар 2,4 ГГц, 4 × 1 массивҳо анҷом дода шуданд. Антеннаи тории 6 ГГц бо минтақаҳои сершумори чӯб пешниҳод карда шуд, ки чӯбҳои сершуморро дар як порт нишон медиҳад. Барои RFEH бисёрсамтӣ ва бисёрқутбӣ, ректеннаҳои рӯизаминии бисёрпорта, бисёрқабата росткунҷа ва мавҷгирҳои ҷамъоварии энергия бо намунаҳои радиатсионӣ ба ҳама самт пешниҳод карда шудаанд. Инчунин барои ҷамъоварии энергияи сердаромад ва бисёрсамтӣ дастгоҳҳои бисёрқасдкунак бо матритсаҳои чӯбӣ ва массивҳои антеннаи бисёрпортӣ пешниҳод карда шудаанд.
Хулоса, дар ҳоле ки мавҷгирҳои сердаромад барои беҳтар кардани қувваи ҳосилшуда аз зичии пасти РБ бартарӣ доранд, қабулкунакҳои самти баланд дар барномаҳое, ки самти интиқолдиҳанда номаълум аст (масалан, RFEH муҳити атроф ё WPT тавассути каналҳои паҳншавии номаълум) метавонанд идеалӣ набошанд. Дар ин кор, равишҳои сершумори бисёрҷабҳа барои WPT ва RFEH-и бисёрсамтӣ пешниҳод карда мешаванд.
2. Поляризатсияи антенна
Поляризатсияи мавҷгир ҳаракати вектори майдони барқро нисбат ба самти паҳншавии антенна тавсиф мекунад. Мутобиқати поляризатсия метавонад боиси кам шудани интиқол/қабули байни мавҷгирҳо гардад, ҳатто вақте ки самтҳои асосии лоб мувофиқанд. Масалан, агар мавҷгири амудии LP барои интиқол истифода шавад ва мавҷгири уфуқии LP барои қабул истифода шавад, ҳеҷ гуна қувва қабул карда намешавад. Дар ин бахш усулҳои гузоришшуда барои баланд бардоштани самаранокии қабули бесим ва пешгирӣ кардани талафоти номувофиқатии поляризатсия баррасӣ мешаванд. Тавсифи мухтасари меъмории пешниҳодшудаи ректенна нисбат ба поляризатсия дар расми 6 ва намунаи SoA дар ҷадвали 4 оварда шудааст.
Расми 6
Дар алоқаи мобилӣ, мувофиқати қутббандии хатӣ байни истгоҳҳои базавӣ ва телефонҳои мобилӣ ба гумон аст, аз ин рӯ мавҷгирҳои пойгоҳ барои дуқутбӣ ё бисёрқутбӣ тарҳрезӣ шудаанд, то талафоти номувофиқатии поляризатсияро пешгирӣ кунанд. Аммо, тағирёбии поляризатсияи мавҷҳои LP аз сабаби эффектҳои бисёрҷониба як мушкили ҳалношуда боқӣ мемонад. Дар асоси фарзияи пойгоҳҳои мобилии бисёрқутбӣ, мавҷгирҳои мобилии RFEH ҳамчун мавҷгирҳои LP тарҳрезӣ шудаанд.
Ректеннаҳои CP асосан дар WPT истифода мешаванд, зеро онҳо ба номутобиқатӣ нисбатан тобоваранд. Антеннаҳои CP қодиранд, ки радиатсияи CP-ро бо як самти гардиш (CP-и чап ё рост) ба ғайр аз ҳама мавҷҳои LP бидуни талафоти нерӯ қабул кунанд. Дар ҳар сурат, мавҷгири CP интиқол медиҳад ва мавҷгири LP бо талафоти 3 дБ (50% талафоти нерӯ) қабул мекунад. Тибқи гузоришҳо, ректеннаҳои CP барои 900 МГс ва 2,4 ГГц ва 5,8 ГГц, инчунин мавҷҳои миллиметрӣ, саноатӣ, илмӣ ва тиббӣ мувофиқанд. Дар RFEH мавҷҳои худсарона қутбшуда, гуногунии поляризатсия ҳалли эҳтимолии талафоти номувофиқатии поляризатсияро ифода мекунад.
Поляризатсияи пурра, ки бо номи бисёрполяризатсия маълум аст, барои пурра бартараф кардани талафоти номувофиқи поляризатсия пешниҳод шудааст, ки имкон медиҳад ҳам мавҷҳои CP ва ҳам LP, ки дар он ду унсури ортогоналии LP дугона поляризатсияшуда ҳама мавҷҳои LP ва CP-ро самаранок қабул мекунанд. Барои нишон додани ин, шиддатҳои холиси амудӣ ва уфуқӣ (VV ва VH) новобаста аз кунҷи поляризатсия доимӣ мемонанд:
Мавҷи электромагнитии CP майдони электрикии "Е", ки дар он қувва ду маротиба ҷамъ карда мешавад (як маротиба дар як воҳид), ба ин васила ҷузъи CP-ро пурра қабул мекунад ва талафоти номувофиқатии поляризатсияи 3 дБ-ро бартараф мекунад:
Ниҳоят, тавассути омезиши DC, мавҷҳои ҳодисаи поляризатсияи худсарона гирифтан мумкин аст. Тасвири 7 геометрияи ректенаи пурра поляризатсияшудаи гузоришшударо нишон медиҳад.
Расми 7
Хулоса, дар барномаҳои WPT бо таъминоти барқии махсус, CP бартарӣ дорад, зеро он самаранокии WPT-ро новобаста аз кунҷи поляризатсияи мавҷгири беҳтар мекунад. Аз тарафи дигар, ҳангоми ба даст овардани бисёр манбаъҳо, махсусан аз манбаъҳои муҳити зист, мавҷгирҳои пурра қутбшуда метавонанд қабули беҳтари умумӣ ва интиқоли ҳадди аксарро ба даст оранд; Барои муттаҳид кардани қувваи пурраи поляризатсияшуда дар RF ё DC меъмории бисёр-портӣ/мултирективатор лозим аст.
Хулоса
Ин мақола пешрафтҳои охирини тарҳрезии мавҷгириро барои RFEH ва WPT баррасӣ мекунад ва таснифи стандартии тарҳи мавҷгири барои RFEH ва WPT, ки дар адабиёти қаблӣ пешниҳод нашуда буд, пешниҳод мекунад. Се талаботи асосии мавҷгир барои ноил шудан ба самаранокии баланди RF-ба DC муайян карда шудаанд:
1. Маҷрои импеданси ислоҳкунандаи мавҷгири барои бандҳои RFEH ва WPT мавриди таваҷҷӯҳ;
2. Ҳамоҳангсозии асосии лоб байни интиқолдиҳанда ва қабулкунанда дар WPT аз ғизои махсус;
3. Мутобиқати поляризатсия байни ректенна ва мавҷи ҳодиса новобаста аз кунҷ ва мавқеъ.
Дар асоси импеданс, ректеннаҳо ба 50Ω ва ректеннаҳои конъюгатии ислоҳкунанда бо тамаркуз ба мутобиқати импеданс байни бандҳо ва бори гуногун ва самаранокии ҳар як усули мувофиқ тасниф карда мешаванд.
Хусусиятҳои радиатсионӣ аз rectenas SoA аз нуқтаи назари самт ва поляризатсия баррасӣ карда шуданд. Усулҳои беҳтар кардани фоида тавассути чӯб ва бастабандӣ барои бартараф кардани паҳнои танг баррасӣ мешаванд. Ниҳоят, ректеннаҳои CP барои WPT дар якҷоягӣ бо татбиқи гуногун барои ноил шудан ба қабули мустақили поляризатсия барои WPT ва RFEH баррасӣ карда мешаванд.
Барои гирифтани маълумоти бештар дар бораи антеннаҳо, лутфан боздид кунед:
Вақти интишор: 16 август-2024
