Anteno-Rektifilo Kundezajno
La karakterizaĵo de rektanoj sekvantaj la EG-topologion en Figuro 2 estas ke la anteno estas rekte egalita al la rektifilo, prefere ol la 50Ω normo, kiu postulas minimumigi aŭ elimini la egalan cirkviton por funkciigi la rektifilon. Ĉi tiu sekcio recenzas la avantaĝojn de SoA-rektenoj kun ne-50Ω-antenoj kaj rektenoj sen kongruaj retoj.
1. Elektre Malgrandaj Antenoj
LC-resonancaj ringantenoj estis vaste uzitaj en aplikoj kie sistemgrandeco estas kritika. Ĉe frekvencoj sub 1 GHz, la ondolongo povas igi normajn distribuitajn elementantenojn okupi pli da spaco ol la totala grandeco de la sistemo, kaj aplikoj kiel ekzemple plene integraj dissendiloj por korpenplantaĵoj precipe profitas el la uzo de elektre malgrandaj antenoj por WPT.
La alta indukta impedanco de la malgranda anteno (proksime de resonanco) povas esti uzita por rekte kunligi la rektifilon aŭ kun kroma sur-blata kapacita kongrua reto. Elektre malgrandaj antenoj estis raportitaj en WPT kun LP kaj CP sub 1 GHz uzante Huygens-dipolantenojn, kun ka=0.645, dum ka=5.91 en normalaj dipoloj (ka=2πr/λ0).
2. Rektifilo konjugacianteno
La tipa enirimpedanco de diodo estas tre kapacita, tiel ke indukta anteno estas postulata por atingi konjugatan impedancon. Pro la kapacita impedanco de la blato, altaj impedancaj induktaj antenoj estis vaste uzataj en RFID-etikedoj. Dipolantenoj lastatempe fariĝis tendenco en kompleksaj impedancaj RFID-antenoj, elmontrante altan impedancon (rezisto kaj reaktanco) proksime de sia resonanca frekvenco.
Induktaj dipolantenoj estis uzitaj por egali la altan kapacitancon de la rektifilo en la frekvencbendo de intereso. En faldita dipolanteno, la duobla mallonga linio (dipolfaldado) funkcias kiel impedanctransformilo, permesante la dezajnon de ekstreme alta impedanca anteno. Alternative, biasmanĝigo respondecas pri pliigado de la indukta reaktanco same kiel la fakta impedanco. Kombini multoblajn partiajn dipolelementojn kun malekvilibraj bantkravataj radialaj stupoj formas duoblan larĝbendan altan impedantan antenon. Figuro 4 montras kelkajn raportitajn rektifigajn konjugatajn antenojn.
Figuro 4
Radiadkarakterizaĵoj en RFEH kaj WPT
En la Friis-modelo, la potenco PRX ricevita per anteno je distanco d de la dissendilo estas rekta funkcio de la ricevilo kaj dissendilgajnoj (GRX, GTX).
La ĉefa loba direktiveco kaj polusiĝo de la anteno rekte efikas la kvanton de potenco kolektita de la okazaĵa ondo. Antenaj radiadkarakterizaĵoj estas ŝlosilaj parametroj kiuj diferencigas inter ĉirkaŭa RFEH kaj WPT (Figuro 5). Dum en ambaŭ aplikoj la disvastigmedio povas esti nekonata kaj ĝia efiko al la ricevita ondo devas esti pripensita, scio pri la elsenda anteno povas esti ekspluatata. Tabelo 3 identigas la ŝlosilajn parametrojn diskutitajn en ĉi tiu sekcio kaj ilian aplikeblecon al RFEH kaj WPT.
Figuro 5
1. Direktiveco kaj Gajno
En la plej multaj RFEH kaj WPT-aplikoj, estas supozite ke la kolektanto ne scias la direkton de la okazaĵa radiado kaj ekzistas neniu vidlinio (LoS) pado. En ĉi tiu laboro, multoblaj antendezajnoj kaj allokigoj estis esploritaj por maksimumigi la ricevitan potencon de nekonata fonto, sendependa de la ĉefloba paraleligo inter la dissendilo kaj la ricevilo.
Ĉiamnidirektaj antenoj estis vaste uzitaj en mediaj RFEH-rektenoj. En la literaturo, la PSD varias dependi de la orientiĝo de la anteno. Tamen, la vario en potenco ne estis klarigita, tiel ke estas ne eble determini ĉu la vario ŝuldiĝas al la radiadpadrono de la anteno aŭ pro polusiga miskongruo.
Aldone al RFEH-aplikoj, alt-gajnaj direktaj antenoj kaj aroj estis vaste raportitaj por mikroonda WPT por plibonigi la kolekto-efikecon de malalta RF-potencdenseco aŭ venki disvastigperdojn. Yagi-Uda-rektennaj tabeloj, bantkravatabeloj, spiralaj tabeloj, malloze kunligitaj Vivaldi-aroj, CPW CP-aroj, kaj pececaj tabeloj estas inter la skaleblaj rektenaj efektivigoj kiuj povas maksimumigi la okazaĵan potencodensecon sub certa areo. Aliaj aliroj por plibonigi antengajnon inkludas substratan integran ondgvidilon (SIW) teknologion en mikroondoj kaj milimetraj ondobendoj, specifa por WPT. Tamen, altgajnaj rektanoj estas karakterizitaj per mallarĝaj radiolarĝoj, igante ricevon de ondoj en arbitraj indikoj malefika. Enketoj en la nombron da antenelementoj kaj havenoj finis ke pli alta direktiveco ne egalrilatas al pli alta rikoltita potenco en ĉirkaŭa RFEH supozanta tridimensian arbitran efikon; tio estis kontrolita per kampomezuradoj en urbaj medioj. Altgajnaj tabeloj povas esti limigitaj al WPT-aplikoj.
Por translokigi la avantaĝojn de altgajnaj antenoj al arbitraj RFEHoj, pakado aŭ aranĝosolvoj estas utiligitaj por venki la direktivecon. Du-peceta antena pojno estas proponita por rikolti energion de ĉirkaŭaj Wi-Fi RFEH-oj en du indikoj. Ĉirkaŭaj ĉelaj RFEH-antenoj ankaŭ estas dezajnitaj kiel 3D-skatoloj kaj presitaj aŭ aligitaj al eksteraj surfacoj por redukti sisteman areon kaj ebligi plurdirektan rikolton. Kubaj rekttenaj strukturoj elmontras pli altan probablecon de energiricevo en ĉirkaŭaj RFEHoj.
Pliboniĝoj al antendezajno por pliigi radiolarĝon, inkluzive de helpaj parazitaj pecelementoj, estis faritaj por plibonigi WPT ĉe 2.4 GHz, 4 × 1 tabeloj. 6 GHz-retanteno kun multoblaj radioregionoj ankaŭ estis proponita, montrante multoblajn trabojn per haveno. Plur-havenaj, multi-rektifigaj surfacrektenoj kaj energirikoltantaj antenoj kun omnidirektaj radiadpadronoj estis proponitaj por plurdirekta kaj multi-polarigita RFEH. Plur-rektifiloj kun trabformaj matricoj kaj multi-havenaj antenaroj ankaŭ estis proponitaj por alt-gajno, plurdirekta energirikoltado.
En resumo, dum altgajnaj antenoj estas preferitaj por plibonigi la potencon rikoltitan de malaltaj RF-densecoj, tre unudirektaj riceviloj eble ne estas idealaj en aplikoj kie la dissendilodirekto estas nekonata (ekz., ĉirkaŭa RFEH aŭ WPT tra nekonataj disvastigkanaloj). En ĉi tiu laboro, multoblaj multi-trabaj aliroj estas proponitaj por multdirekta alt-gajno WPT kaj RFEH.
2. Antena Polarizo
Antenpolusiĝo priskribas la movadon de la elektra kampa vektoro relative al la antendisvastigodirekto. Polusigaj misagordoj povas konduki al reduktita dissendo/ricevo inter antenoj eĉ kiam la ĉeflobaj indikoj estas vicigitaj. Ekzemple, se vertikala LP-anteno estas uzita por dissendo kaj horizontala LP-anteno estas uzita por ricevo, neniu potenco estos ricevita. En ĉi tiu sekcio, raportitaj metodoj por maksimumigi sendratan ricevefikecon kaj eviti polusiĝmalkongruajn perdojn estas reviziitaj. Resumo de la proponita rectenna arkitekturo kun respekto al polusiĝo estas donita en Figuro 6 kaj ekzemplo SoA estas donita en Tabelo 4.
Figuro 6
En ĉelaj komunikadoj, linia polusigparaleligo inter bazstacioj kaj poŝtelefonoj estas neverŝajne atingita, tiel ke bazstacioantenoj estas dizajnitaj por esti duoble polarizitaj aŭ plurpolusigitaj por eviti polusiĝmalkongruajn perdojn. Tamen, la polusiĝvario de longdisko-ondoj pro plurvojefikoj restas nesolvita problemo. Surbaze de la supozo de multi-polarigitaj movaj bazstacioj, ĉelaj RFEH-antenoj estas dizajnitaj kiel LP-antenoj.
CP-rektennoj estas plejparte uzitaj en WPT ĉar ili estas relative rezistemaj al miskongruo. CP-antenoj povas ricevi CP-radiadon kun la sama rotaciodirekto (maldekstramana aŭ dekstramana CP) aldone al ĉiuj LP-ondoj sen potencoperdo. Ĉiukaze, la CP-anteno elsendas kaj la LP-anteno ricevas kun 3 dB perdo (50% perdo de potenco). CP-rektennoj laŭdire taŭgas por 900 MHz kaj 2.4 GHz kaj 5.8 GHz industriaj, sciencaj kaj medicinaj grupoj same kiel milimetraj ondoj. En RFEH de arbitre polarigitaj ondoj, polusiĝdiverseco reprezentas eblan solvon al polusiĝmisakordigperdoj.
Plena polusiĝo, ankaŭ konata kiel multi-polusiĝo, estis proponita por tute venki polusiĝmalkongruajn perdojn, ebligante la kolekton de kaj CP kaj LP-ondoj, kie du du-polarigitaj ortaj LP-elementoj efike ricevas ĉiujn LP kaj CP-ondojn. Por ilustri tion, la vertikalaj kaj horizontalaj netaj tensioj (VV kaj VH) restas konstantaj sendepende de la polusiĝperspektivo:
CP-elektromagneta ondo "E" elektra kampo, kie potenco estas kolektita dufoje (unufoje per unuo), tiel plene ricevante la CP-komponenton kaj venkante la 3 dB-polusigan malkongruan perdon:
Finfine, per Dc-kombinaĵo, okazaĵaj ondoj de arbitra polusiĝo povas esti ricevitaj. Figuro 7 montras la geometrion de la raportita plene polarigita rektenno.
Figuro 7
En resumo, en WPT-aplikoj kun diligentaj elektroprovizoj, CP estas preferita ĉar ĝi plibonigas WPT-efikecon sendepende de la polarizangulo de la anteno. Aliflanke, en plurfonta akiro, precipe de ĉirkaŭaj fontoj, plene polarigitaj antenoj povas atingi pli bonan ĝeneralan ricevon kaj maksimuman porteblon; multi-havenaj/multi-rektifigaj arkitekturoj estas postulataj por kombini plene polarigitan potencon ĉe RF aŭ Dc.
Resumo
Ĉi tiu artikolo recenzas la lastatempan progreson en antendezajno por RFEH kaj WPT, kaj proponas norman klasifikon de antendezajno por RFEH kaj WPT kiu ne estis proponita en antaŭa literaturo. Tri bazaj antenpostuloj por atingi altan RF-al-Dc-efikecon estis identigitaj kiel:
1. Antena rektifilo impedanca bendolarĝo por la interesaj bandoj RFEH kaj WPT;
2. Ĉefa loba vicigo inter dissendilo kaj ricevilo en WPT de dediĉita nutrado;
3. Polariĝo-kongruo inter la rektenno kaj la okazaĵa ondo sendepende de angulo kaj pozicio.
Surbaze de impedanco, rectennas estas klasifikitaj en 50Ω kaj rektifilo konjugacia rectennas, kun fokuso sur impedanckongruo inter malsamaj grupoj kaj ŝarĝoj kaj la efikeco de ĉiu kongrua metodo.
La radiadkarakterizaĵoj de SoA-rektennoj estis reviziitaj de la perspektivo de direktiveco kaj polusiĝo. Metodoj por plibonigi gajnon per traboformado kaj pakado por venki mallarĝan faskolarĝon estas diskutitaj. Finfine, CP-rektenoj por WPT estas reviziitaj, kune kun diversaj efektivigoj por atingi polusi-sendependan ricevon por WPT kaj RFEH.
Por lerni pli pri antenoj, bonvolu viziti:
Afiŝtempo: Aŭg-16-2024
