Moqapi oa Antenna-Rectifier Co-design
Tšobotsi ea li-rectennas tse latelang EG topology ho Setšoantšo sa 2 ke hore antenna e tsamaisana ka ho toba le rectifier, ho e-na le maemo a 50Ω, a hlokang ho fokotsa kapa ho felisa potoloho e ts'oanang ho matlafatsa mohatelli. Karolo ena e hlahloba melemo ea li-rectennas tsa SoA tse nang le li-antenna tse sa 50Ω le li-rectenna ntle le marang-rang a tšoanang.
1. Li-Antenna tse Nyenyane tsa Motlakase
Li-antenna tsa LC resonant li 'nile tsa sebelisoa haholo lits'ebetsong moo boholo ba tsamaiso bo leng bohlokoa. Maqhubung a ka tlase ho 1 GHz, bolelele ba maqhubu bo ka etsa hore li-antenna tse tloaelehileng tse ajoang li nke sebaka se ngata ho feta boholo ba sistimi, 'me lits'ebetso tse joalo ka li-transceivers tse kentsoeng ka botlalo bakeng sa li-implants tsa' mele li rua molemo haholo ts'ebelisong ea li-antenna tse nyane tsa motlakase bakeng sa WPT.
The high inductive impedance ea antenna e nyane (haufi le resonance) e ka sebelisoa ho kopanya rectifier kapa ka marang-rang a eketsehileng a on-chip capacitive matching. Li-antenna tse nyane tsa motlakase li tlalehiloe ho WPT ka LP le CP ka tlase ho 1 GHz ho sebelisoa li-antenna tsa Huygens dipole, tse nang le ka=0.645, ha ka=5.91 ka dipole tse tloaelehileng (ka=2πr/λ0).
2. Rectifier conjugate antenna
Mokhoa o tloaelehileng oa ho kenya letsoho oa diode o na le capacitive haholo, kahoo antenna ea inductive ea hlokahala ho fihlela conjugate impedance. Ka lebaka la ts'ebetso ea capacitive ea chip, li-antenna tse phahameng tsa inductive li sebelisitsoe haholo ho li-tag tsa RFID. Li-antenna tsa Dipole haufinyane e se e le mokhoa oa li-antenna tse rarahaneng tsa RFID, tse bonts'ang ts'oaetso e phahameng (ho hanyetsa le ho itšoara) haufi le maqhubu a tsona a resonant.
Li-antenna tsa dipole tsa inductive li sebelisitsoe ho ts'oana le matla a holimo a rectifier ho sehlopha sa maqhubu a thahasello. Ka antenna ea dipole e mennweng, mohala o mokhuts'oane o habeli (dipole folding) o sebetsa joalo ka sefetoleli sa impedance, se lumellang moralo oa antenna e phahameng haholo. Ntle le moo, ho fepa ka leeme ho ikarabella bakeng sa ho eketsa ts'ebetso ea inductive hammoho le impedance ea 'nete. Ho kopanya likarolo tse ngata tsa dipole tse nang le leeme le li-radial stubs tse sa leka-lekaneng li theha antenna e habeli ea li-broadband tse phahameng. Setšoantšo sa 4 se bonts'a li-antenna tsa conjugate tse tlalehiloeng.
Setšoantšo sa 4
Litšobotsi tsa mahlaseli ho RFEH le WPT
Moetsong oa Friis, matla a PRX a amohetsoeng ke lenakana le hole d ho tloha ho transmitter ke ts'ebetso e tobileng ea phaello ea moamoheli le ea transmitter (GRX, GTX).
Tsamaiso ea mantlha ea lobe ea antenna le polarization e ama ka kotloloho boholo ba matla a bokelletsoeng ho tsoa leqhubung la ketsahalo. Litšobotsi tsa mahlaseli a antenna ke likarolo tsa bohlokoa tse khethollang pakeng tsa RFEH le WPT (Setšoantšo sa 5). Leha lits'ebetsong tsena ka bobeli mokhoa oa phatlalatso o kanna oa se tsejoe mme phello ea ona ho leqhubu le amoheloang e hloka ho nahanoa, tsebo ea antenna e fetisang e ka sebelisoa hampe. Letlapa la 3 le bontša lintlha tsa bohlokoa tse tšohliloeng karolong ena le ho sebetsa ha tsona ho RFEH le WPT.
Setšoantšo sa 5
1. Directivity le Phaello
Lits'ebetsong tse ngata tsa RFEH le WPT, ho nahanoa hore 'mokelli ha a tsebe tataiso ea mahlaseli a ketsahalo mme ha ho na tsela ea ho bona (LoS). Mosebetsing ona, meralo le ho beoa ha li-antenna tse ngata li 'nile tsa batlisisoa ho eketsa matla a amoheloang ho tsoa mohloling o sa tsejoeng, o sa amaneng le tekano ea lobe e kholo lipakeng tsa transmitter le moamoheli.
Li-antenna tsa Omnidirectional li 'nile tsa sebelisoa haholo tikolohong ea RFEH rectennas. Lingoliloeng, PSD e fapana ho latela maemo a antenna. Leha ho le joalo, phapang ea matla ha e e-s'o hlalosoe, kahoo ha ho khonehe ho fumana hore na phapang e bakoa ke mokhoa oa mahlaseli a antenna kapa ka lebaka la ho se lumellane ha polarization.
Ntle le lits'ebetso tsa RFEH, li-antenna le li-arrays tse nang le phaello e phahameng li tlalehiloe ka bongata bakeng sa microwave WPT ho ntlafatsa bokhoni ba pokello ea matla a tlase a RF kapa ho hlola tahlehelo ea phatlalatso. Yagi-Uda rectenna arrays, bowtie arrays, spiral arrays, Vivaldi arrays e kopantsoeng ka thata, CPW CP arrays, le patch arrays ke tse ling tsa ts'ebetsong ea scalable rectenna e ka eketsang matla a matla a ketsahalo tlas'a sebaka se itseng. Mekhoa e meng ea ho ntlafatsa phaello ea li-antenna e kenyelletsa theknoloji ea substrate integrated waveguide (SIW) ka har'a lihlopha tsa maqhubu a microwave le millimeter, tse khethehileng ho WPT. Leha ho le joalo, li-rectennas tse nang le phaello e phahameng li khetholloa ka mahlaseli a moqotetsane, e leng ho etsang hore ho amoheloa ha maqhubu ka litsela tse sa tloaelehang ho se sebetse hantle. Lipatlisiso tsa palo ea li-antenna le likou li fihletse qeto ea hore tataiso e phahameng ha e tsamaellane le matla a kotuloeng a holimo ho RFEH e nkang hore ho na le liketsahalo tse sa reroang tsa mahlakore a mararo; sena se netefalitsoe ke litekanyo tsa masimo libakeng tsa litoropo. Lisebelisoa tsa phaello e phahameng li ka lekanyetsoa lits'ebetsong tsa WPT.
Ho fetisetsa melemo ea li-antenna tse nang le phaello e phahameng ho li-RFEH tse sa laoleheng, liphutheloana kapa litharollo tsa sebopeho li sebelisoa ho hlola bothata ba ho tsamaisa. Ho reriloe letlapa la letsoho la li-antenna tse peli hore le kotule matla ho li-RFEH tsa Wi-Fi ka mahlakore a mabeli. Li-antenna tsa cellular tsa RFEH le tsona li entsoe joalo ka mabokose a 3D 'me li hatisitsoe kapa li khomaretsoe ka ntle ho fokotsa sebaka sa tsamaiso le ho nolofalletsa kotulo ea litsela tse ngata. Mehaho ea li-Cubic rectenna e bonts'a monyetla o phahameng oa ho amohela matla ho li-RFEH tse haufi.
Lintlafatso tsa moralo oa li-antenna ho eketsa khanya, ho kenyelletsa le likarolo tse thusang tsa parasitic patch, li entsoe ho ntlafatsa WPT ho 2.4 GHz, 4 × 1 arrays. Ho ile ha etsoa tlhahiso ea antenna ea 6 GHz e nang le libaka tse ngata tsa maballo, e bonts'ang maballo a mangata boema-kepeng bo bong le bo bong. Ho entsoe tlhahiso ea li-multi-port, multi-rectifier surface rectennas le manakana a kotulang matla a nang le marang-rang a marang-rang bakeng sa RFEH ea litsela tse ngata le tse fapaneng. Li-rectifiers tse ngata tse nang le matrices a beamforming le li-antenna tse nang le li-port-port tse ngata le tsona li khothalelitsoe bakeng sa kotulo e ngata ea matla, e tsoang libakeng tse ngata.
Ka kakaretso, le ha li-antenna tsa phaello e phahameng li khethoa ho ntlafatsa matla a kotuloa ho tsoa ho RF e tlase, liamoheli tse lebisang holimo li ka 'na tsa se be tse loketseng lits'ebetsong moo ho sa tsejoeng tsela ea transmitter (mohlala, RFEH kapa WPT ka likanale tse sa tsejoeng tsa phatlalatso). Mosebetsing ona, mekhoa e mengata ea li-multi-beam e hlahisoa bakeng sa mekhoa e mengata ea ho fumana chelete e ngata ea WPT le RFEH.
2. Polarization ea Antenna
Antenna polarization e hlalosa motsamao oa vector ea tšimo ea motlakase e amanang le tataiso ea phatlalatso ea antenna. Ho se lumellane ha polarization ho ka lebisa phokotsong ea phetisetso/kamohelo lipakeng tsa li-antenna leha likarolo tsa mantlha tsa lobe li hokahantsoe. Ka mohlala, haeba antenna ea LP e otlolohileng e sebelisoa bakeng sa phetiso 'me e tšekaletseng ea LP e sebelisoa bakeng sa kamohelo, ha ho matla a tla amoheloa. Karolong ena, mekhoa e tlalehiloeng bakeng sa ho eketsa katleho ea ho amohela mohala ka mohala le ho qoba tahlehelo e sa lumellaneng ea polarization ea hlahlojoa. Kakaretso ea meaho e reriloeng ea rectenna mabapi le polarization e fanoe ho Setšoantšo sa 6 mme mohlala oa SoA o fanoe ho Lethathamo la 4.
Setšoantšo sa 6
Likhokahanong tsa mehala, khokahano ea polarization lipakeng tsa liteishene tsa mantlha le mehala ea mehala ha e na monyetla oa ho finyelloa, ka hona, li-antenna tsa setsi li etselitsoe hore li be le polarized kapa li-multi-polarized ho qoba tahlehelo e fapaneng ea polarization. Leha ho le joalo, phapang ea polarization ea maqhubu a LP ka lebaka la litlamorao tse ngata e ntse e le bothata bo sa rarolloang. Ho ipapisitsoe le monahano oa liteishene tsa mehala tse nang le polarized tse ngata, li-antenna tsa cellular tsa RFEH li entsoe joalo ka li-antenna tsa LP.
Li-rectenna tsa CP li sebelisoa haholo ho WPT hobane li batla li hanana le ho nyallana. Li-antenna tsa CP li khona ho amohela mahlaseli a CP ka tataiso e tšoanang ea ho potoloha (CP e ka letsohong le letšehali kapa ka ho le letona) ho phaella ho maqhubu ohle a LP ntle le tahlehelo ea matla. Leha ho le joalo, CP antenna e fetisetsa 'me LP antenna e fumana ka tahlehelo ea 3 dB (50% tahlehelo ea matla). Li-rectenna tsa CP li tlalehoa li loketse 900 MHz le 2.4 GHz le 5.8 GHz lihlopha tsa indasteri, tsa saense, le tsa bongaka hammoho le maqhubu a millimeter. Ho RFEH ea maqhubu a pota-potiloeng, mefuta-futa ea polarization e emela tharollo e ka bang teng bakeng sa tahlehelo e fapaneng ea polarization.
Polarization e felletseng, eo hape e tsejoang e le multi-polarization, e khothalelitsoe ho hlola ka botlalo tahlehelo e fapaneng ea polarization, e nolofalletsang pokello ea maqhubu a CP le LP, moo likarolo tse peli tsa polarized orthogonal LP li amohelang maqhubu 'ohle a LP le CP ka nepo. Ho etsa mohlala oa sena, li-voltage tse otlolohileng le tse rapameng (VV le VH) li lula li sa fetohe ho sa tsotelehe hore na polarization angle ke efe:
Sebaka sa motlakase sa CP electromagnetic wave "E", moo matla a bokelloang habeli (ha 'ngoe ka yuniti), kahoo a amohela karolo ea CP ka botlalo le ho hlola tahlehelo e sa lumellaneng ea 3 dB:
Qetellong, ka motsoako oa DC, maqhubu a liketsahalo tsa polarization a ka amoheloa. Setšoantšo sa 7 se bonts'a geometry ea rectenna e tlalehiloeng ka botlalo.
Setšoantšo sa 7
Ka kakaretso, lits'ebetsong tsa WPT tse nang le lisebelisoa tsa motlakase tse inehetseng, CP e khethoa hobane e ntlafatsa ts'ebetso ea WPT ho sa tsotelehe angle ea polarization ea antenna. Ka lehlakoreng le leng, ho fumana mehloli e mengata, haholo-holo ho tsoa mehloling e potolohileng, li-antenna tse nang le polarized ka botlalo li ka finyella kamohelo e ntle ka kakaretso le ho khoneha ho hoholo; meralo ea li-port / multi-rectifier e hlokahalang ho kopanya matla a polarized ka botlalo ho RF kapa DC.
Kakaretso
Pampiri ena e hlahloba tsoelo-pele ea morao-rao ea moralo oa li-antenna bakeng sa RFEH le WPT, 'me e fana ka tlhahiso ea hore ho be le lihlopha tse tloaelehileng tsa moralo oa li-antenna bakeng sa RFEH le WPT tse sa kang tsa hlahisoa libukeng tse fetileng. Litlhokahalo tse tharo tsa mantlha tsa antenna bakeng sa ho fihlela katleho e phahameng ea RF-to-DC li bonts'itsoe e le:
1. Antenna rectifier impedance bandwidth bakeng sa lihlopha tse khahlang tsa RFEH le WPT;
2. Khokahano ea mantlha ea lobe lipakeng tsa transmitter le moamoheli ho WPT ho tsoa ho fepa e inehetseng;
3. Polarization e nyalanang pakeng tsa rectenna le leqhubu la ketsahalo ho sa tsotellehe hore na angle kapa boemo ke bofe.
Ho ipapisitsoe le impedance, li-rectennas li arotsoe ka 50Ω le rectifier conjugate rectennas, ho tsepamisitsoe maikutlo a ho bapisa tšitiso lipakeng tsa lihlopha tse fapaneng le mejaro le katleho ea mokhoa o mong le o mong oa ho bapisa.
Litšobotsi tsa mahlaseli a SoA rectennas li 'nile tsa hlahlojoa ho latela pono ea ho tsamaisa le ho polarization. Mekhoa ea ho ntlafatsa phaello ka ho etsa beamforming le ho paka ho hlola beamwidth e moqotetsane ho tšohloa. Qetellong, li-rectennas tsa CP bakeng sa WPT li hlahlojoa, hammoho le ts'ebetsong e sa tšoaneng ho finyella kamohelo e ikemetseng ea polarization bakeng sa WPT le RFEH.
Ho ithuta haholoanyane ka li-antenna, ka kopo etela:
Nako ea poso: Aug-16-2024
