Hev-sêwirana Antena-Rastker
Taybetmendiya rectenan li gorî topolojiya EG ya di Şekil 2 de ev e ku anten rasterast bi rastkerê ve tê hevber kirin, ne bi standarda 50Ω, ku ji bo hêzkirina rastkerê hewce dike ku devreya hevber kêm bike an jî ji holê rake. Ev beş avantajên rectenan SoA bi antenên ne-50Ω û rectenan bêyî torên hevber dinirxîne.
1. Antenên Elektrîkî yên Biçûk
Antenên zengilî yên rezonansê yên LC di sepanên ku mezinahiya pergalê girîng e de bi berfirehî hatine bikar anîn. Di frekansên li jêr 1 GHz de, dirêjahiya pêlê dibe sedema ku antenên elementên belavkirî yên standard ji mezinahiya giştî ya pergalê bêtir cîh bigirin, û sepanên wekî wergirên bi tevahî entegre ji bo împlantên laş bi taybetî ji karanîna antenên piçûk ên elektrîkî ji bo WPT sûd werdigirin.
Împedansa bilind a înduksîyonê ya antenna piçûk (nêzîkî rezonansê) dikare were bikar anîn da ku rasterast rastkerê an jî bi toreke hevahengkirina kapasîtîk a li ser çîpê ve were girêdan. Antenên elektrîkî yên piçûk di WPT de bi LP û CP di bin 1 GHz de bi karanîna antenên dîpol ên Huygens hatine ragihandin, bi ka=0.645, lê di dîpolên normal de ka=5.91 (ka=2πr/λ0).
2. Antena konjugat a rastker
Împedansa têketina tîpîk a dîyodekê pir kapasîte ye, ji ber vê yekê ji bo bidestxistina împedansa konjugasyon antenek înduktîv hewce ye. Ji ber împedansa kapasîte ya çîpê, antenên înduktîv ên bi împedansa bilind di etîketên RFID de bi berfirehî hatine bikar anîn. Antenên dîpol di demên dawî de di antenên RFID ên bi împedansa tevlihev de bûne trendek, ku li nêzî frekansa xwe ya rezonansê împedansa bilind (berxwedan û reaktans) nîşan didin.
Antenên dîpol ên înduktîv ji bo lihevhatina bi kapasîteya bilind a rastkerê di benda frekansê ya balkêş de hatine bikar anîn. Di anteneke dîpol a qatkirî de, xeta kurt a ducarî (qatkirina dîpolê) wekî veguherînerek împedansê tevdigere, ku dihêle ku anteneke împedansa pir bilind were sêwirandin. Wekî din, xwarina bias berpirsiyar e ji bo zêdekirina reaktansa înduktîv û her weha împedansa rastîn. Têkelkirina gelek hêmanên dîpol ên biaskirî bi stûbên radyal ên papîv-tie yên nehevseng anteneke împedansa bilind a dual fireh-band çêdike. Wêne 4 hin antenên konjugasyonkirî yên rastker ên hatine ragihandin nîşan dide.
Wêne 4
Taybetmendiyên tîrêjê di RFEH û WPT de
Di modela Friis de, hêza PRX ya ku ji hêla antenekê ve di dûrahiya d ji veguhezkar de tê wergirtin, fonksiyonek rasterast a qezencên wergir û veguhezkar (GRX, GTX) e.
Rêveçûna loba sereke ya antenê û polarîzasyon rasterast bandorê li mîqdara hêza ku ji pêla ketî tê berhevkirin dike. Taybetmendiyên tîrêjên antenê parametreyên sereke ne ku di navbera RFEH ya hawîrdorê û WPT de cûdahiyê çêdikin (Wêne 5). Her çend di her du serlêdanan de jî navgîniya belavbûnê dibe ku nenas be û bandora wê li ser pêla wergirtî divê were hesibandin, zanîna antenên veguhezkar dikare were bikar anîn. Tabloya 3 parametreyên sereke yên ku di vê beşê de hatine nîqaş kirin û sepandina wan ji bo RFEH û WPT destnîşan dike.
Wêne 5
1. Rêberî û Qezenc
Di piraniya sepanên RFEH û WPT de, tê texmînkirin ku koleksiyoner rêça tîrêjên ketî nizane û rêyeke xeta dîtinê (LoS) tune. Di vê xebatê de, gelek sêwiran û bicihkirinên antenê hatine lêkolînkirin da ku hêza wergirtî ji çavkaniyek nenas, bêyî hevrêziya loba sereke di navbera veguhezkar û wergir de, herî zêde were bidestxistin.
Antenên hemûalî bi berfirehî di rectenên RFEH yên jîngehê de hatine bikar anîn. Di wêjeyê de, PSD li gorî arasteya antenê diguhere. Lêbelê, guherîna hêzê nehatiye ravekirin, ji ber vê yekê ne mimkûn e ku were destnîşankirin ka guherîn ji ber şêweya tîrêjê ya antenê ye an jî ji ber nelihevhatina polarîzasyonê ye.
Ji bilî sepanên RFEH, anten û rêzikên arasteyî yên bi destkeftiya bilind ji bo WPT-ya mîkropêlê bi berfirehî hatine ragihandin da ku karîgeriya berhevkirina dendika hêza RF-ya nizm baştir bikin an jî windahiyên belavbûnê derbas bikin. Rêzên rectenna yên Yagi-Uda, rêzikên bowtie, rêzikên spiral, rêzikên Vivaldi yên bi girêdana zexm, rêzikên CPW CP, û rêzikên patch di nav pêkanînên rectenna yên pîvanbar de ne ku dikarin dendika hêza bûyera di bin deverek diyarkirî de herî zêde bikin. Nêzîkatiyên din ji bo baştirkirina destkeftiya antenê teknolojiya rêberiya pêlê ya entegre ya substratê (SIW) di bandên pêlên mîkropêl û milîmetre de, ku taybetî ji bo WPT ne, vedihewîne. Lêbelê, rectenna-yên bi destkeftiya bilind bi firehiya tîrêjên teng têne xuyang kirin, ku wergirtina pêlan di rêgezên kêfî de nebaş dike. Lêkolînên li ser hejmara elementên antenê û portan gihîştin wê encamê ku rasterastiya bilindtir bi hêza berhevkirî ya bilindtir di RFEH-ya hawîrdorê de re têkildar nîne bi texmîna bûyera kêfî ya sê-alî; ev bi pîvandinên zeviyê di hawîrdorên bajarî de hate verast kirin. Rêzên bi destkeftiya bilind dikarin bi sepanên WPT ve sînordar bin.
Ji bo veguheztina feydeyên antenên bi destkeftiya bilind bo RFEH-yên kêfî, çareseriyên pakkirin an sêwirandinê têne bikar anîn da ku pirsgirêka rasterastbûnê derbas bikin. Destbendek antenek du-patch tê pêşniyar kirin da ku enerjiyê ji RFEH-yên Wi-Fi yên hawîrdorê di du aliyan de berhev bike. Antenên RFEH-yên hucreyî yên hawîrdorê jî wekî qutiyên 3D têne sêwirandin û çap dibin an jî li ser rûyên derveyî têne zeliqandin da ku qada pergalê kêm bikin û berhevkirina pir-alî gengaz bikin. Strukturên rectenna yên kubîk îhtîmalek mezintir a wergirtina enerjiyê di RFEH-yên hawîrdorê de nîşan didin.
Ji bo zêdekirina firehiya tîrêjê, tevî elementên parazît ên alîkar, di sêwirana antenê de ji bo zêdekirina firehiya tîrêjê, di nav de elementên patch ên parazît ên alîkar, başkirin hatin kirin da ku WPT li rêzikên 2.4 GHz, 4 × 1 baştir bikin. Antenek torê ya 6 GHz bi gelek herêmên tîrêjê jî hate pêşniyar kirin, ku gelek tîrêj li ser her portê nîşan dide. Rectenên rûyê pir-port, pir-rastker û antenên berhevkirina enerjiyê bi şêwazên tîrêjê yên hemî-alî ji bo RFEH-ya pir-alî û pir-polarkirî hatine pêşniyar kirin. Pir-rastker bi matrîsên tîrêjçêker û rêzikên antenên pir-port jî ji bo berhevkirina enerjiyê ya pir-alî û bi destkeftiya bilind hatine pêşniyar kirin.
Bi kurtasî, her çend antenên bi destkeftiya bilind ji bo baştirkirina hêza ku ji dendika RF ya kêm tê berhevkirin têne tercîh kirin jî, wergirên pir-alî dibe ku di sepanên ku rêça veguhezkerê nayê zanîn de ne îdeal bin (mînak, RFEH ya hawîrdorê an WPT bi rêya kanalên belavkirinê yên nenas). Di vê xebatê de, gelek nêzîkatiyên pir-tîrêj ji bo WPT û RFEH ya bi destkeftiya bilind a pir-alî têne pêşniyar kirin.
2. Polarîzasyona Antenê
Polarîzasyona antenê tevgera vektora qada elektrîkê li gorî rêça belavbûna antenê vedibêje. Nelihevhatinên polarîzasyonê dikarin bibin sedema kêmbûna veguhestin/wergirtinê di navbera antenan de, tewra dema ku rêçên lobên sereke li hev tên. Mînakî, heke anteneke LP ya vertîkal ji bo veguhestinê were bikar anîn û anteneke LP ya horizontal ji bo wergirtinê were bikar anîn, hêz dê neyê wergirtin. Di vê beşê de, rêbazên hatine ragihandin ji bo zêdekirina karîgeriya wergirtina bêtêl û dûrketina ji windahiyên nelihevhatina polarîzasyonê têne nirxandin. Kurteyek mîmariya rectenna ya pêşniyarkirî ya bi rêzgirtina polarîzasyonê di Şekil 6 de û mînakek SoA di Tabloya 4 de tê dayîn.
Wêne 6
Di ragihandina hucreyî de, ne mimkûn e ku hevrêzkirina polarîzasyona xêzikî di navbera stasyonên bingehîn û telefonên mobîl de pêk were, ji ber vê yekê antenên stasyonên bingehîn têne sêwirandin ku du-polar an pir-polar bin da ku ji windahiyên nelihevhatina polarîzasyonê dûr bikevin. Lêbelê, guherîna polarîzasyona pêlên LP ji ber bandorên pir-rê hîn jî pirsgirêkek çaresernekirî ye. Li ser bingeha texmîna stasyonên bingehîn ên mobîl ên pir-polar, antenên RFEH yên hucreyî wekî antenên LP têne sêwirandin.
Rectenên CP bi giranî di WPT de têne bikar anîn ji ber ku ew nisbeten li hember nelihevhatinê berxwedêr in. Antenên CP dikarin tîrêjên CP bi heman arasteya zivirînê (CP-ya çepgir an rastgir) ji bilî hemî pêlên LP bêyî windabûna hêzê werbigirin. Di her rewşê de, antenna CP dişîne û antenna LP bi windabûna 3 dB (windabûna hêzê 50%) werdigire. Tê ragihandin ku rectenên CP ji bo bendên pîşesazî, zanistî û bijîşkî yên 900 MHz û 2.4 GHz û 5.8 GHz û her weha pêlên mîlîmetreyî guncan in. Di RFEH-ya pêlên polarîzekirî yên bi awayekî kêfî de, cihêrengiya polarîzasyonê çareseriyek potansiyel ji bo windabûnên nelihevhatina polarîzasyonê temsîl dike.
Polarîzasyona tam, ku wekî pir-polarîzasyon jî tê zanîn, ji bo derbaskirina bi tevahî ya windahiyên nelihevhatina polarîzasyonê hatiye pêşniyar kirin, ku komkirina her du pêlên CP û LP gengaz dike, ku du hêmanên LP yên ortogonal ên du-polarîzkirî bi bandor hemî pêlên LP û CP werdigirin. Ji bo nîşandana vê yekê, voltaja net a vertîkal û horizontal (VV û VH) bêyî ku goşeya polarîzasyonê çi be sabît dimînin:
Zeviya elektrîkê ya pêla elektromagnetîk a CP "E", ku hêz du caran (carekê ji bo her yekîneyê) tê berhevkirin, bi vî rengî pêkhateya CP bi tevahî tê wergirtin û windabûna nelihevhatina polarîzasyonê ya 3 dB derbas dibe:
Di dawiyê de, bi rêya kombînasyona DC, pêlên bûyerî yên polarîzasyona kêfî dikarin werin wergirtin. Wêne 7 geometrîya rectenna bi tevahî polarîzekirî ya ragihandî nîşan dide.
Wêne 7
Bi kurtasî, di sepanên WPT de bi dabînkerên hêzê yên taybet, CP tê tercîhkirin ji ber ku ew karîgeriya WPT bêyî ku goşeya polarîzasyona antenê li ber çavan bigire, baştir dike. Ji aliyekî din ve, di wergirtina pir-çavkanî de, nemaze ji çavkaniyên hawîrdorê, antenên bi tevahî polarîzekirî dikarin wergirtina giştî ya çêtir û veguhastina herî zêde bi dest bixin; mîmariyên pir-port/pir-rastker hewce ne ku hêza bi tevahî polarîzekirî li RF an DC bi hev re bikin yek.
Berhevkirinî
Ev gotar pêşketinên dawî yên di sêwirana antenê de ji bo RFEH û WPT dinirxîne, û dabeşkirinek standard a sêwirana antenê ji bo RFEH û WPT pêşniyar dike ku di wêjeya berê de nehatiye pêşniyar kirin. Sê pêdiviyên bingehîn ên antenê ji bo bidestxistina karîgeriya bilind a RF-ber-DC hatine destnîşankirin:
1. Banda firehiya împedansa rastkerê antenê ji bo bandên RFEH û WPT yên balkêş;
2. Hevrêzkirina loba sereke di navbera veguhezkar û wergir de di WPT de ji xwarinek taybetî;
3. Lihevhatina polarîzasyonê di navbera rectenna û pêla ketî de bêyî ku goşe û pozîsyon li ber çavan were girtin.
Li gorî împedansê, rektena dibin rektenên 50Ω û rektenên konjugasyon ên rastker, bi balkişandina ser lihevhatina împedansê di navbera band û barên cûda de û karîgeriya her rêbaza lihevhatinê.
Taybetmendiyên tîrêjê yên rectenên SoA ji perspektîfa rasterastî û polarîzasyonê ve hatine nirxandin. Rêbazên ji bo baştirkirina qezencê bi rêya tîrêjçêkirinê û pakkirinê ji bo derbaskirina firehiya tîrêjê ya teng têne nîqaş kirin. Di dawiyê de, rectenên CP ji bo WPT têne nirxandin, digel pêkanînên cûrbecûr ji bo bidestxistina wergirtina serbixwe ji polarîzasyonê ji bo WPT û RFEH.
Ji bo bêtir agahdarî li ser antennayan, ji kerema xwe serdana bikin:
Dema weşandinê: 16ê Tebaxa 2024an
