Samhönnun loftnets-Rectifier
Einkennandi fyrir nettenna sem fylgja EG staðfræðinni á mynd 2 er að loftnetið er beint passað við afriðrann, frekar en 50Ω staðalinn, sem krefst þess að lágmarka eða útrýma samsvarandi hringrásinni til að knýja afriðrann. Í þessum hluta er farið yfir kosti SoA-netneta með loftnetum sem ekki eru 50Ω og nettenna án samsvarandi neta.
1. Rafmagnslítil loftnet
LC resonant hringloftnet hafa verið mikið notuð í forritum þar sem kerfisstærð er mikilvæg. Við tíðni undir 1 GHz getur bylgjulengdin valdið því að staðlað loftnet með dreifðri frumefni taka meira pláss en heildarstærð kerfisins, og forrit eins og fullkomlega samþætt senditæki fyrir líkamsígræðslu njóta sérstaklega góðs af notkun rafmagnslítilra loftneta fyrir WPT.
Hátt inductive viðnám litla loftnetsins (nálægt ómun) er hægt að nota til að tengja afriðrann beint eða við viðbótar rafrýmd samsvörunarnet á flís. Tilkynnt hefur verið um rafmagnslítil loftnet í WPT með LP og CP undir 1 GHz með Huygens tvípólaloftnetum, með ka=0,645, en ka=5,91 í venjulegum tvípólum (ka=2πr/λ0).
2. Conjugate loftnet afriðunar
Dæmigerð inntaksviðnám díóða er mjög rafrýmd, þannig að inductive loftnet er nauðsynlegt til að ná samtengdu viðnám. Vegna rafrýmdrar viðnáms flísarinnar hafa háviðnám spóluloftnet verið mikið notuð í RFID merkjum. Tvípól loftnet hafa nýlega orðið stefna í flóknum viðnáms RFID loftnetum, sem sýna mikla viðnám (viðnám og viðnám) nálægt endurómtíðni þeirra.
Inductive dipole loftnet hafa verið notuð til að passa við háa rýmd afriðlarans á tíðnisviðinu sem vekur áhuga. Í samanbrotnu tvípólsloftneti virkar tvöfalda stutta línan (tvípólfelling) sem viðnámsspennir, sem gerir kleift að hanna loftnet með mjög háu viðnám. Að öðrum kosti er hlutdrægni fóðrun ábyrg fyrir því að auka inductive viðbragðið sem og raunverulegt viðnám. Með því að sameina marga hlutdræga tvípóla þætti með ójafnvægum geislamynduðum bogaböndum myndast tvöfalt breiðbandsloftnet með háviðnám. Mynd 4 sýnir nokkur tilkynnt samtengd afriðlarloftnet.
Mynd 4
Geislaeiginleikar í RFEH og WPT
Í Friis líkaninu er krafturinn PRX sem loftnet tekur á móti í fjarlægð d frá sendinum beint fall af móttakara- og sendandaávinningi (GRX, GTX).
Aðalstefna loftnetsins og skautun hefur bein áhrif á magn aflsins sem safnað er frá atviksbylgjunni. Geislunareiginleikar loftnets eru lykilfæribreytur sem gera greinarmun á umhverfis-RFEH og WPT (Mynd 5). Þó að í báðum forritunum geti útbreiðslumiðillinn verið óþekktur og huga þurfi að áhrifum hans á móttekna bylgju, er hægt að nýta þekkingu á sendiloftnetinu. Tafla 3 auðkennir lykilbreyturnar sem fjallað er um í þessum hluta og notagildi þeirra á RFEH og WPT.
Mynd 5
1. Stefna og hagnaður
Í flestum RFEH og WPT forritum er gert ráð fyrir að safnarinn viti ekki stefnu atviksgeislunar og það sé engin sjónlínu (LoS) leið. Í þessari vinnu hefur margvísleg hönnun og staðsetning loftneta verið rannsökuð til að hámarka móttekið afl frá óþekktum uppruna, óháð meginlínustillingu milli sendis og móttakara.
Aláttar loftnet hafa verið mikið notuð í umhverfis RFEH rektenna. Í bókmenntum er PSD mismunandi eftir stefnu loftnetsins. Hins vegar hefur breytileiki í afli ekki verið útskýrður og því er ekki hægt að ákvarða hvort breytileiki sé vegna geislamynsturs loftnetsins eða vegna skautunarmisræmis.
Auk RFEH forrita hefur víða verið tilkynnt um stefnuvirkt loftnet og fylki með hástyrk fyrir örbylgjuofn WPT til að bæta söfnunarskilvirkni lágs RF aflþéttleika eða vinna bug á útbreiðslutapi. Yagi-Uda rektenna fylki, bowtie fylki, spíral fylki, þétt tengd Vivaldi fylki, CPW CP fylki og patch arrays eru meðal stigstærðra rectenna útfærslur sem geta hámarkað atviksaflþéttleika undir ákveðnu svæði. Aðrar aðferðir til að bæta loftnetsaukningu fela í sér SIW-tækni (substrate integration waveguide) í örbylgju- og millimetrabylgjusviðum, sérstaklega fyrir WPT. Hins vegar einkennast hástyrks rætur af þröngum geislabreiddum, sem gerir móttöku bylgna í handahófskenndar áttir óhagkvæm. Rannsóknir á fjölda loftnetsþátta og hafna komust að þeirri niðurstöðu að meiri stefnumörkun samsvarar ekki hærra uppskeruafli í RFEH í umhverfinu að því gefnu að þrívíddar geðþóttatíðni; þetta var sannreynt með vettvangsmælingum í borgarumhverfi. Hægt er að takmarka fylki með háum afla við WPT forrit.
Til að yfirfæra ávinninginn af hágæða loftnetum yfir á handahófskenndar RFEH, eru pökkunar- eða útlitslausnir notaðar til að vinna bug á stjórnunarvandanum. Lagt er til tveggja plástra loftnetsarmband til að uppskera orku frá umhverfis Wi-Fi RFEH í tvær áttir. RFEH loftnet í umhverfinu eru einnig hönnuð sem þrívíddarkassar og prentuð eða fest við ytri yfirborð til að minnka kerfisflatarmál og gera uppskeru í mörgum áttum kleift. Kúbísk rektennabyggingar sýna meiri líkur á orkumóttöku í RFEH í umhverfinu.
Endurbætur á loftnetshönnun til að auka geislabreidd, þar á meðal aukahlutir fyrir sníkjudýr, voru gerðar til að bæta WPT við 2,4 GHz, 4 × 1 fylki. Einnig var lagt til 6 GHz möskva loftnet með mörgum geislasvæðum, sem sýnir marga geisla á hverja tengi. Fleirports, multi-afriðlar yfirborðsrætur og orkuuppskeruloftnet með alhliða geislunarmynstri hafa verið lagðar til fyrir fjölstefnu- og fjölskautað RFEH. Fjölrafriðlarar með geislaformandi fylki og fjöltenna loftnetsflokkum hafa einnig verið lagðar til fyrir hágróða, margátta orkuuppskeru.
Í stuttu máli, þó að hástyrksloftnet séu ákjósanleg til að bæta kraftinn sem fæst með lágum RF þéttleika, þá eru mjög stefnuvirkir móttakarar kannski ekki tilvalnir í forritum þar sem sendistefnan er óþekkt (td umhverfis-RFEH eða WPT í gegnum óþekktar útbreiðslurásir). Í þessari vinnu eru lagðar til margar fjölgeisla nálganir fyrir fjölstefnu háa afköst WPT og RFEH.
2. Loftnetskautun
Loftnetskautun lýsir hreyfingu rafsviðsvigursins miðað við útbreiðslustefnu loftnetsins. Ósamræmi við skautun getur leitt til minni sendingar/móttöku á milli loftneta, jafnvel þó að meginstefnur lobe séu samræmdar. Til dæmis, ef lóðrétt LP loftnet er notað fyrir sendingu og lárétt LP loftnet er notað til að taka á móti, verður ekkert afl tekið á móti. Í þessum hluta eru tilkynntar aðferðir til að hámarka skilvirkni þráðlausrar móttöku og forðast skautunarmisræmistap. Samantekt á fyrirhugaðri arkitektúr rækju með tilliti til skautunar er gefin á mynd 6 og dæmi um SoA er gefið í töflu 4.
Mynd 6
Í farsímasamskiptum er ólíklegt að línuleg skautunarjöfnun á milli grunnstöðva og farsíma náist, þannig að grunnstöðvarloftnet eru hönnuð til að vera tvískautuð eða fjölskautuð til að forðast skautunarmisræmistap. Hins vegar er skautunarbreyting LP-bylgna vegna fjölbrautaáhrifa enn óleyst vandamál. Byggt á forsendum fjölskautaðra farsímastöðva eru RFEH loftnet fyrir farsíma hannað sem LP loftnet.
CP rectennas eru aðallega notaðar í WPT vegna þess að þær eru tiltölulega ónæmar fyrir misræmi. CP loftnet geta tekið á móti CP geislun með sömu snúningsstefnu (örvhent eða rétthent CP) auk allra LP bylgna án aflmissis. Í öllum tilvikum sendir CP loftnetið og LP loftnetið tekur á móti með 3 dB tapi (50% aflmissi). Sagt er að CP rektenna henti 900 MHz og 2,4 GHz og 5,8 GHz iðnaðar-, vísinda- og læknisfræðilegum böndum sem og millimetrabylgjum. Í RFEH af geðþótta skautuðum bylgjum táknar fjölbreytni skautunar hugsanlega lausn á skautunarmisræmistapi.
Full skautun, einnig þekkt sem fjölskautun, hefur verið lögð til til að sigrast algjörlega á skautun misræmis tapi, sem gerir söfnun bæði CP og LP bylgjur, þar sem tveir tvískautaðir hornréttir LP þættir taka í raun við öllum LP og CP bylgjum. Til að sýna þetta, haldast lóðrétt og lárétt nettóspenna (VV og VH) stöðug óháð skautunarhorninu:
CP rafsegulbylgju „E“ rafsvið, þar sem afli er safnað tvisvar (einu sinni á hverja einingu), þar með að fullu tekið á móti CP íhlutnum og sigrast á 3 dB skautunarmisræmistapinu:
Að lokum, með DC samsetningu, er hægt að taka á móti atviksbylgjum af handahófskenndri skautun. Mynd 7 sýnir rúmfræði fullskautaðrar endaþarms.
Mynd 7
Í stuttu máli, í WPT forritum með sérstökum aflgjafa, er CP valinn vegna þess að það bætir WPT skilvirkni óháð skautunarhorni loftnetsins. Á hinn bóginn, í fjöluppsprettu öflun, sérstaklega frá umhverfisuppsprettum, geta fullskautuð loftnet náð betri heildarmóttöku og hámarks flytjanleika; multi-port/multi-rectifier arkitektúr eru nauðsynleg til að sameina fullskautað afl við RF eða DC.
Samantekt
Þessi grein fer yfir nýlegar framfarir í loftnetshönnun fyrir RFEH og WPT og leggur til staðlaða flokkun á loftnetshönnun fyrir RFEH og WPT sem ekki hefur verið lagt til í fyrri bókmenntum. Þrjár grunnloftnetskröfur til að ná mikilli RF-til-DC skilvirkni hafa verið skilgreindar sem:
1. Bandbreidd loftnetsafriðunarviðnáms fyrir RFEH og WPT böndin sem eru áhugaverð;
2. Aðlögun aðalblaða milli sendis og móttakara í WPT frá sérstöku fóðri;
3. Pólunarsamsvörun milli endaþarmsins og atviksbylgjunnar óháð horni og stöðu.
Byggt á viðnám, eru rektenna flokkaðar í 50Ω og rectenna conjugate rectenna, með áherslu á viðnámssamsvörun milli mismunandi bönda og álags og skilvirkni hverrar samsvörunaraðferðar.
Geislunareiginleikar SoA rectennas hafa verið endurskoðaðir frá sjónarhóli stefnu og skautunar. Fjallað er um aðferðir til að bæta hagnað með geislamótun og pökkun til að vinna bug á þröngri geislabreidd. Að lokum eru CP rektenna fyrir WPT endurskoðuð, ásamt ýmsum útfærslum til að ná fram skautunaróháðri móttöku fyrir WPT og RFEH.
Til að læra meira um loftnet skaltu fara á:
Birtingartími: 16. ágúst 2024
