ඇන්ටෙනා-රෙක්ටිෆයර් සම-නිර්මාණය
රූප සටහන 2 හි EG ස්ථලකය අනුගමනය කරන රෙක්ටෙනා වල ලක්ෂණය නම්, සෘජුකාරකය බල ගැන්වීම සඳහා ගැළපෙන පරිපථය අවම කිරීම හෝ ඉවත් කිරීම අවශ්‍ය වන 50Ω ප්‍රමිතියට වඩා, ඇන්ටනාව සෘජුකාරකයට කෙලින්ම ගැලපීමයි. මෙම කොටස 50Ω නොවන ඇන්ටනා සහිත SoA රෙක්ටනා වල වාසි සහ ජාල නොගැලපෙන රෙක්ටනා සමාලෝචනය කරයි.
1. විද්‍යුත් වශයෙන් කුඩා ඇන්ටනා
පද්ධති ප්‍රමාණය තීරණාත්මක වන යෙදුම්වල LC අනුනාද මුදු ඇන්ටනා බහුලව භාවිතා වේ. 1 GHz ට අඩු සංඛ්‍යාතවලදී, තරංග ආයාමය මඟින් සම්මත බෙදා හරින ලද මූලද්‍රව්‍ය ඇන්ටනා පද්ධතියේ සමස්ත ප්‍රමාණයට වඩා වැඩි ඉඩක් ලබා ගැනීමට හේතු විය හැකි අතර, ශරීර තැන්පත් කිරීම් සඳහා සම්පුර්ණයෙන්ම ඒකාබද්ධ වූ සම්ප්‍රේෂක වැනි යෙදුම් WPT සඳහා විද්‍යුත් වශයෙන් කුඩා ඇන්ටනා භාවිතා කිරීමෙන් විශේෂයෙන් ප්‍රතිලාභ ලබයි.
කුඩා ඇන්ටෙනාවේ ඉහළ ප්‍රේරක සම්බාධනය (අනුනාදයට ආසන්න) සෘජුකාරකය සෘජුවම යුගල කිරීමට හෝ අතිරේක ඔන්-චිප් ධාරිත්‍රක ගැලපුම් ජාලයක් සමඟ භාවිතා කළ හැක. Huygens dipole ඇන්ටනා භාවිතා කරමින් 1 GHz ට අඩු LP සහ CP සහිත WPT හි විද්‍යුත් කුඩා ඇන්ටනා වාර්තා වී ඇත, ka=0.645 සමඟ, සාමාන්‍ය dipoles වල ka=5.91 (ka=2πr/λ0).
2. සෘජුකාරක සංඝටක ඇන්ටනාව
ඩයෝඩයක සාමාන්‍ය ආදාන සම්බාධනය ඉහළ ධාරිත්‍රක වේ, එබැවින් සංයෝජන සම්බාධනය ලබා ගැනීම සඳහා ප්‍රේරක ඇන්ටනාවක් අවශ්‍ය වේ. චිපයේ ධාරිත්‍රක සම්බාධනය හේතුවෙන් RFID ටැග් වල ඉහල සම්බාධක ප්‍රේරක ඇන්ටනා බහුලව භාවිතා වේ. ද්විධ්‍රැව ඇන්ටනා මෑතදී සංකීර්ණ සම්බාධක RFID ඇන්ටනා වල ප්‍රවණතාවයක් බවට පත් වී ඇති අතර, ඒවායේ අනුනාද සංඛ්‍යාතය ආසන්නයේ ඉහළ සම්බාධනය (ප්‍රතිරෝධය සහ ප්‍රතික්‍රියාව) ප්‍රදර්ශනය කරයි.
උනන්දුව දක්වන සංඛ්‍යාත කලාපයේ සෘජුකාරකයේ ඉහළ ධාරිතාවයට ගැළපීමට ප්‍රේරක ඩයිපෝල් ඇන්ටනා භාවිතා කර ඇත. නැමුණු ඩයිපෝල් ඇන්ටනාවක, ද්විත්ව කෙටි රේඛාව (ඩයිපෝල් ෆෝල්ඩින්) සම්බාධක ට්‍රාන්ස්ෆෝමරයක් ලෙස ක්‍රියා කරන අතර එමඟින් අතිශය ඉහළ සම්බාධක ඇන්ටෙනාවක් නිර්මාණය කිරීමට ඉඩ සලසයි. විකල්පයක් ලෙස, ප්‍රේරක ප්‍රතික්‍රියාව මෙන්ම සැබෑ සම්බාධනය වැඩි කිරීම සඳහා පක්ෂග්‍රාහී පෝෂණය වගකිව යුතුය. බහු පක්ෂග්‍රාහී ද්වි ධ්‍රැව මූලද්‍රව්‍ය සමතුලිත නොවූ දුන්න-ටයි රේඩියල් ස්ටබ් සමඟ ඒකාබද්ධ කිරීම ද්විත්ව බ්‍රෝඩ්බෑන්ඩ් අධි සම්බාධක ඇන්ටනාවක් සාදයි. රූප සටහන 4 හි සමහර වාර්තා කරන ලද සෘජුකාරක සංයෝජන ඇන්ටනා පෙන්වයි.
රූපය 4
RFEH සහ WPT හි විකිරණ ලක්ෂණ
Friis ආකෘතියේ දී, සම්ප්‍රේෂකයේ සිට d දුරින් ඇති ඇන්ටෙනාවකින් ලැබෙන PRX බලය ග්‍රාහකයේ සහ සම්ප්‍රේෂක ලාභයේ (GRX, GTX) සෘජු ශ්‍රිතයකි.
ඇන්ටෙනාවේ ප්රධාන ලොබ් දිශානතිය සහ ධ්රැවීකරණය සිද්ධි තරංගයෙන් එකතු වන බල ප්‍රමාණයට සෘජුවම බලපායි. ඇන්ටෙනා විකිරණ ලක්ෂණ යනු සංසරණ RFEH සහ WPT අතර වෙනස පෙන්වන ප්රධාන පරාමිතීන් වේ (රූපය 5). යෙදුම් දෙකෙහිම ප්‍රචාරණ මාධ්‍යය නොදන්නා අතර ලැබුණු තරංගයට එහි බලපෑම සලකා බැලිය යුතු අතර, සම්ප්‍රේෂණ ඇන්ටනාව පිළිබඳ දැනුම ප්‍රයෝජනයට ගත හැකිය. වගුව 3 මෙම කොටසේ සාකච්ඡා කර ඇති ප්රධාන පරාමිතීන් සහ RFEH සහ WPT සඳහා ඒවායේ අදාළත්වය හඳුනා ගනී.
රූපය 5
1. මෙහෙයවීම සහ ලාභය
බොහෝ RFEH සහ WPT යෙදුම් වලදී, එකතු කරන්නා සිද්ධි විකිරණයේ දිශාව නොදන්නා බව උපකල්පනය කර ඇති අතර රේඛීය (LoS) මාර්ගයක් නොමැත. මෙම කාර්යයේදී, සම්ප්‍රේෂකය සහ ග්‍රාහකය අතර ප්රධාන තල පෙළගැස්මෙන් ස්වාධීනව, නොදන්නා මූලාශ්‍රයකින් ලැබුණු බලය උපරිම කිරීම සඳහා බහු ඇන්ටෙනා සැලසුම් සහ ස්ථානගත කිරීම් විමර්ශනය කර ඇත.
පාරිසරික RFEH රෙක්ටනාවල සර්ව දිශානුගත ඇන්ටනා බහුලව භාවිතා වේ. සාහිත්යය තුළ, PSD ඇන්ටෙනාවෙහි දිශානතිය අනුව වෙනස් වේ. කෙසේ වෙතත්, බලයේ විචලනය පැහැදිලි කර නොමැති අතර, එම විචලනය ඇන්ටෙනාවෙහි විකිරණ රටාව නිසාද නැතහොත් ධ්‍රැවීකරණ නොගැලපීම නිසාද යන්න තීරණය කළ නොහැක.
RFEH යෙදුම් වලට අමතරව, අඩු RF බල ඝණත්වයේ එකතු කිරීමේ කාර්යක්ෂමතාව වැඩි දියුණු කිරීමට හෝ ප්‍රචාරණ පාඩු ජය ගැනීමට මයික්‍රෝවේව් WPT සඳහා ඉහළ ලාභ දිශානුගත ඇන්ටනා සහ අරා පුළුල් ලෙස වාර්තා වී ඇත. Yagi-Uda rectenna arrays, bowtie arrays, spiral arrays, tightly coupled Vivaldi arrays, CPW CP arrays, and patch arrays යම් ප්‍රදේශයක් යටතේ සිද්ධි බල ඝනත්වය උපරිම කළ හැකි පරිමාණ කළ හැකි රෙක්ටෙනා ක්‍රියාත්මක කිරීම් අතර වේ. ඇන්ටෙනා ලාභය වැඩි දියුණු කිරීම සඳහා වන අනෙකුත් ප්‍රවේශයන් වන්නේ WPT සඳහා විශේෂිත වූ මයික්‍රෝවේව් සහ මිලිමීටර් තරංග කලාපවල උපස්ථර ඒකාබද්ධ තරංග මාර්ගෝපදේශ (SIW) තාක්ෂණයයි. කෙසේ වෙතත්, ඉහළ-ලාභ රෙක්ටනා පටු කදම්භ පළල මගින් සංලක්ෂිත වන අතර, අත්තනෝමතික දිශාවන්හි තරංග පිළිගැනීම අකාර්යක්ෂම වේ. ඇන්ටෙනා මූලද්‍රව්‍ය සහ වරායන් සංඛ්‍යාව පිළිබඳ විමර්ශනවලින් නිගමනය වූයේ ත්‍රිමාණ අත්තනෝමතික සිදුවීම් උපකල්පනය කරමින් අවට RFEH හි ඉහළ අස්වනු නෙළන ලද බලයට ඉහළ අධ්‍යක්ෂණය අනුරූප නොවන බවයි; නාගරික පරිසරවල ක්ෂේත්‍ර මිනුම් මගින් මෙය තහවුරු විය. ඉහළ ලාභ අරා WPT යෙදුම් වලට සීමා කළ හැක.
ඉහළ-ලාභ ඇන්ටෙනාවල ප්‍රතිලාභ අත්තනෝමතික RFEH වෙත මාරු කිරීම සඳහා, මෙහෙයවීමේ ගැටලුව මඟහරවා ගැනීම සඳහා ඇසුරුම්කරණය හෝ පිරිසැලසුම් විසඳුම් භාවිතා කරනු ලැබේ. ද්විත්ව පැච් ඇන්ටෙනා රිස්ට්බෑන්ඩ් එකක් දිශා දෙකකින් අවට Wi-Fi RFEH වලින් ශක්තිය ලබා ගැනීමට යෝජනා කෙරේ. සංසරණ සෛලීය RFEH ඇන්ටනා ත්‍රිමාණ පෙට්ටි ලෙස නිර්මාණය කර ඇති අතර පද්ධති ප්‍රදේශය අඩු කිරීමට සහ බහු-දිශා අස්වැන්න සක්‍රීය කිරීමට බාහිර පෘෂ්ඨවලට මුද්‍රණය කර හෝ අනුගත වේ. Cubic rectenna ව්‍යුහයන් අවට RFEH වල ශක්තිය ලබා ගැනීමේ වැඩි සම්භාවිතාවක් පෙන්නුම් කරයි.
සහායක පරපෝෂිත පැච් මූලද්‍රව්‍ය ඇතුළුව, කදම්භ පළල වැඩි කිරීම සඳහා ඇන්ටෙනා නිර්මාණය වැඩිදියුණු කිරීම, 2.4 GHz, 4 × 1 අරා වල WPT වැඩිදියුණු කිරීම සඳහා සිදු කරන ලදී. බහු කදම්භ කලාප සහිත 6 GHz දැල් ඇන්ටනාවක් ද යෝජනා කරන ලද අතර, එක් වරායකට බහු කදම්භ ප්‍රදර්ශනය කරයි. බහු-දිශානුගත සහ බහු-ධ්රැවීකරණය වූ RFEH සඳහා බහු-වරාය, බහු-සෘජුකාරක මතුපිට සෘජුකෝණාස්‍රා සහ සර්ව දිශානුගත විකිරණ රටා සහිත බලශක්ති අස්වැන්න ඇන්ටනා යෝජනා කර ඇත. කදම්භ සාදන න්‍යාස සහ බහු-වරාය ඇන්ටෙනා අරා සහිත බහු-සෘජුකාරක ද ඉහළ ලාභ, බහු දිශානුගත බලශක්ති අස්වැන්න සඳහා යෝජනා කර ඇත.
සාරාංශයක් ලෙස, අඩු RF ඝනත්වයකින් ලබා ගන්නා බලය වැඩි දියුණු කිරීමට ඉහළ ලාභ ඇන්ටනා වඩාත් කැමති වන අතර, සම්ප්‍රේෂක දිශාව නොදන්නා යෙදුම්වල (උදා, අවට RFEH හෝ WPT නොදන්නා ප්‍රචාරණ නාලිකා හරහා) ඉහළ දිශානුගත ග්‍රාහකයන් සුදුසු නොවේ. මෙම කාර්යයේදී, බහු-දිශානුගත අධි-ලාභ WPT සහ RFEH සඳහා බහු බහු-කදම්භ ප්‍රවේශයන් යෝජනා කෙරේ.
2. ඇන්ටෙනා ධ්රැවීකරණය
ඇන්ටෙනා ධ්රැවීකරණය ඇන්ටෙනා ප්‍රචාරණ දිශාවට සාපේක්ෂව විද්‍යුත් ක්ෂේත්‍ර දෛශිකයේ චලනය විස්තර කරයි. ධ්‍රැවීකරණ නොගැලපීම් ප්රධාන ලොබ් දිශාවන් පෙළගස්වා ඇති විට පවා ඇන්ටනා අතර සම්ප්‍රේෂණය/ප්‍රතිග්‍රහණය අඩු වීමට හේතු විය හැක. උදාහරණයක් ලෙස, සම්ප්‍රේෂණය සඳහා සිරස් LP ඇන්ටෙනාවක් සහ පිළිගැනීම සඳහා තිරස් LP ඇන්ටෙනාවක් භාවිතා කරන්නේ නම්, බලයක් නොලැබේ. මෙම කොටසෙහි, රැහැන් රහිත පිළිගැනීමේ කාර්යක්ෂමතාව උපරිම කිරීම සහ ධ්‍රැවීකරණ නොගැලපීම් පාඩු වළක්වා ගැනීම සඳහා වාර්තා කරන ලද ක්‍රම සමාලෝචනය කෙරේ. ධ්රැවීකරණය සම්බන්ධයෙන් යෝජිත රෙක්ටෙනා ගෘහනිර්මාණ ශිල්පයේ සාරාංශයක් රූප සටහන 6 හි දක්වා ඇති අතර SoA උදාහරණයක් වගුව 4 හි දක්වා ඇත.
රූපය 6
සෙලියුලර් සන්නිවේදනයේ දී, මූලික ස්ථාන සහ ජංගම දුරකථන අතර රේඛීය ධ්‍රැවීකරණ පෙළගැස්ම සාක්ෂාත් කරගත නොහැක, එබැවින් ධ්‍රැවීකරණ නොගැලපීම් පාඩු වළක්වා ගැනීම සඳහා මූලික ස්ථාන ඇන්ටනා ද්විත්ව ධ්රැවීකරණය හෝ බහු ධ්රැවීකරණය කිරීමට සැලසුම් කර ඇත. කෙසේ වෙතත්, බහුමාර්ග බලපෑම් හේතුවෙන් LP තරංගවල ධ්‍රැවීකරණ විචලනය නොවිසඳුණු ගැටලුවක් ලෙස පවතී. බහු-ධ්රැවීකරණය වූ ජංගම පාදක ස්ථාන පිළිබඳ උපකල්පනය මත පදනම්ව, සෛලීය RFEH ඇන්ටනා LP ඇන්ටනා ලෙස නිර්මාණය කර ඇත.
CP rectenas ප්රධාන වශයෙන් WPT හි භාවිතා වන්නේ ඒවා නොගැලපීම සඳහා සාපේක්ෂව ප්‍රතිරෝධී වන බැවිනි. CP ඇන්ටෙනා වලට බලය නැතිවීමකින් තොරව සියලුම LP තරංග වලට අමතරව එකම භ්‍රමණ දිශාවකින් (වම් අත හෝ දකුණු අත CP) CP විකිරණ ලබා ගත හැක. ඕනෑම අවස්ථාවක, CP ඇන්ටෙනාව සම්ප්‍රේෂණය වන අතර LP ඇන්ටනාව 3 dB අලාභයක් (50% බල අලාභයක්) සමඟ ලබා ගනී. CP rectenas 900 MHz සහ 2.4 GHz සහ 5.8 GHz කාර්මික, විද්‍යාත්මක සහ වෛද්‍ය කලාප සඳහා මෙන්ම මිලිමීටර තරංග සඳහා සුදුසු බව වාර්තා වේ. අත්තනෝමතික ලෙස ධ්රැවීකරණය වූ තරංගවල RFEH හි, ධ්‍රැවීකරණ විවිධත්වය ධ්‍රැවීකරණ නොගැලපීම් පාඩු සඳහා විභව විසඳුමක් නියෝජනය කරයි.
බහු-ධ්රැවීකරණය ලෙසද හැඳින්වෙන පූර්ණ ධ්රැවීකරණය, ධ්‍රැවීකරණ නොගැලපීම් පාඩු සම්පූර්ණයෙන් ජය ගැනීමට යෝජනා කර ඇති අතර, ද්විත්ව ධ්රැවීකරණය වූ විකලාංග LP මූලද්‍රව්‍ය දෙකක් සියලුම LP සහ CP තරංග ඵලදායි ලෙස ලබා ගන්නා CP සහ LP තරංග දෙකම එකතු කිරීමට හැකි වේ. මෙය නිදර්ශනය කිරීම සඳහා, ධ්‍රැවීකරණ කෝණය නොතකා සිරස් සහ තිරස් ශුද්ධ වෝල්ටීයතා (VV සහ VH) නියතව පවතී:
CP විද්‍යුත් චුම්භක තරංගය “E” විද්‍යුත් ක්ෂේත්‍රය, එහිදී බලය දෙවරක් (ඒකකයකට වරක්) එකතු කරනු ලැබේ, එමඟින් CP සංරචකය සම්පූර්ණයෙන් ලබාගෙන 3 dB ධ්‍රැවීකරණ නොගැලපීම පරාජය කරයි:
අවසාන වශයෙන්, DC සංයෝජනය හරහා, අත්තනෝමතික ධ්‍රැවීකරණයේ සිදුවීම් තරංග ලබා ගත හැකිය. රූප සටහන 7 පෙන්නුම් කරන්නේ වාර්තා කරන ලද සම්පූර්ණ ධ්රැවීකරණය වූ සෘජුකෝණාස්‍රයේ ජ්‍යාමිතියයි.
රූපය 7
සාරාංශයක් ලෙස, කැපවූ බල සැපයුම් සහිත WPT යෙදුම්වල, ඇන්ටෙනාවේ ධ්‍රැවීකරණ කෝණය කුමක් වුවත්, එය WPT කාර්යක්ෂමතාව වැඩි දියුණු කරන නිසා CP වඩාත් කැමති වේ. අනෙක් අතට, බහු-මූලාශ්‍ර අත්පත් කර ගැනීමේදී, විශේෂයෙන්ම අවට ප්‍රභවයන්ගෙන්, සම්පූර්ණ ධ්රැවීකරණය වූ ඇන්ටනාවලට වඩා හොඳ සමස්ත පිළිගැනීමක් සහ උපරිම අතේ ගෙන යා හැකි හැකියාව ලබා ගත හැක; RF හෝ DC හි පූර්ණ ධ්රැවීකරණය වූ බලය ඒකාබද්ධ කිරීමට බහු-වරාය/බහු සෘජුකාරක ගෘහ නිර්මාණ ශිල්පය අවශ්‍ය වේ.
සාරාංශය
මෙම ලිපිය RFEH සහ WPT සඳහා ඇන්ටෙනා නිර්මාණයේ මෑත කාලීන ප්‍රගතිය සමාලෝචනය කරන අතර, පෙර සාහිත්‍යයේ යෝජනා කර නොමැති RFEH සහ WPT සඳහා ඇන්ටෙනා නිර්මාණයේ සම්මත වර්ගීකරණයක් යෝජනා කරයි. ඉහළ RF-to-DC කාර්යක්ෂමතාවයක් ලබා ගැනීම සඳහා මූලික ඇන්ටෙනා අවශ්‍යතා තුනක් හඳුනාගෙන ඇත:
1. RFEH සහ WPT උනන්දුවක් දක්වන කලාප සඳහා ඇන්ටෙනා සෘජුකාරක සම්බාධක කලාප පළල;
2. කැප වූ සංග්‍රහයකින් WPT හි සම්ප්‍රේෂකය සහ ග්‍රාහකය අතර ප්රධාන පෙළගැස්ම;
3. කෝණය සහ පිහිටීම නොසලකා සෘජුකෝණාස්‍රය සහ සිද්ධි තරංගය අතර ධ්‍රැවීකරණ ගැලපීම.
සම්බාධනය මත පදනම්ව, විවිධ පටි සහ බර අතර සම්බාධනය ගැලපීම සහ එක් එක් ගැළපෙන ක්‍රමයේ කාර්යක්ෂමතාව කෙරෙහි අවධානය යොමු කරමින්, සෘජුකාරක 50Ω සහ සෘජුකාරක සංයෝජන රෙක්ටෙනා ලෙස වර්ගීකරණය කර ඇත.
SoA රෙක්ටෙනා වල විකිරණ ලක්ෂණ අධ්‍යක්ෂණය සහ ධ්රැවීකරණය යන දෘෂ්ටිකෝණයෙන් සමාලෝචනය කර ඇත. පටු කදම්භ පළල මඟහරවා ගැනීම සඳහා කදම්බ සැකසීම සහ ඇසුරුම් කිරීම මගින් ලාභය වැඩි දියුණු කිරීමේ ක්‍රම සාකච්ඡා කෙරේ. අවසාන වශයෙන්, WPT සඳහා CP rectenas සමාලෝචනය කරනු ලැබේ, WPT සහ RFEH සඳහා ධ්රැවීකරණය-ස්වාධීන පිළිගැනීමක් ලබා ගැනීම සඳහා විවිධ ක්‍රියාත්මක කිරීම් සමඟින්.
ඇන්ටනා පිළිබඳ වැඩිදුර දැන ගැනීමට කරුණාකර පිවිසෙන්න:
පසු කාලය: අගෝස්තු-16-2024
