ඇන්ටෙනා-සෘජුකාරක සම-නිර්මාණය
රූප සටහන 2 හි EG ස්ථලකය අනුගමනය කරන සෘජුකෝණාස්‍රවල ලක්ෂණය නම්, සෘජුකෝණාස්‍රය බල ගැන්වීම සඳහා ගැලපෙන පරිපථය අවම කිරීම හෝ ඉවත් කිරීම අවශ්‍ය වන 50Ω ප්‍රමිතියට වඩා ඇන්ටනාව සෘජුකෝණාස්‍රයට කෙලින්ම ගැලපීමයි. මෙම කොටස 50Ω නොවන ඇන්ටනා සහිත SoA සෘජුකෝණාස්‍රවල සහ නොගැලපෙන ජාල නොමැති සෘජුකෝණාස්‍රවල වාසි සමාලෝචනය කරයි.
1. විද්‍යුත් වශයෙන් කුඩා ඇන්ටනා
පද්ධති ප්‍රමාණය තීරණාත්මක වන යෙදුම්වල LC අනුනාද වළලු ඇන්ටනා බහුලව භාවිතා වී ඇත. 1 GHz ට අඩු සංඛ්‍යාතවලදී, තරංග ආයාමය සම්මත බෙදා හරින ලද මූලද්‍රව්‍ය ඇන්ටනා පද්ධතියේ සමස්ත ප්‍රමාණයට වඩා වැඩි ඉඩක් ලබා ගැනීමට හේතු විය හැකි අතර, ශරීර බද්ධ කිරීම් සඳහා සම්පූර්ණයෙන්ම ඒකාබද්ධ සම්ප්‍රේෂක වැනි යෙදුම් WPT සඳහා විද්‍යුත් වශයෙන් කුඩා ඇන්ටනා භාවිතා කිරීමෙන් විශේෂයෙන් ප්‍රතිලාභ ලබයි.
කුඩා ඇන්ටෙනාවේ ඉහළ ප්‍රේරක සම්බාධනය (අනුනාදයට ආසන්න) සෘජුකාරකය සෘජුවම සම්බන්ධ කිරීමට හෝ අතිරේක චිප-ධාරිත්‍රක ගැලපුම් ජාලයක් සමඟ භාවිතා කළ හැකිය. විද්‍යුත් වශයෙන් කුඩා ඇන්ටනා WPT හි LP සහ CP 1 GHz ට අඩු Huygens ඩයිපෝල් ඇන්ටනා භාවිතා කරමින් වාර්තා වී ඇති අතර, ka=0.645 සමඟින්, සාමාන්‍ය ඩයිපෝල් වල ka=5.91 (ka=2πr/λ0).
2. සෘජුකාරක සංයුක්ත ඇන්ටනාව
ඩයෝඩයක සාමාන්‍ය ආදාන සම්බාධනය ඉතා ධාරිත්‍රක වේ, එබැවින් සංයුක්ත සම්බාධනය ලබා ගැනීම සඳහා ප්‍රේරක ඇන්ටනාවක් අවශ්‍ය වේ. චිපයේ ධාරිත්‍රක සම්බාධනය හේතුවෙන්, ඉහළ සම්බාධන ප්‍රේරක ඇන්ටනා RFID ටැග් වල බහුලව භාවිතා වේ. ඩයිපෝල් ඇන්ටනා මෑතකදී සංකීර්ණ සම්බාධන RFID ඇන්ටනා වල ප්‍රවණතාවක් බවට පත්ව ඇති අතර, ඒවායේ අනුනාද සංඛ්‍යාතය අසල ඉහළ සම්බාධනය (ප්‍රතිරෝධය සහ ප්‍රතික්‍රියා) ප්‍රදර්ශනය කරයි.
උනන්දුවක් දක්වන සංඛ්‍යාත කලාපයේ සෘජුකාරකයේ ඉහළ ධාරිතාවයට ගැළපීමට ප්‍රේරක ද්විධ්‍රැව ඇන්ටනා භාවිතා කර ඇත. නැමුණු ද්විධ්‍රැව ඇන්ටනාවක, ද්විත්ව කෙටි රේඛාව (ද්විධ්‍රැව නැමීම) සම්බාධක ට්‍රාන්ස්ෆෝමරයක් ලෙස ක්‍රියා කරන අතර එමඟින් අතිශයින් ඉහළ සම්බාධක ඇන්ටනාවක් නිර්මාණය කිරීමට ඉඩ සලසයි. විකල්පයක් ලෙස, ප්‍රේරක ප්‍රතික්‍රියාව මෙන්ම සැබෑ සම්බාධනය වැඩි කිරීම සඳහා පක්ෂග්‍රාහී පෝෂණය වගකිව යුතුය. අසමතුලිත දුන්න-ටයි රේඩියල් ස්ටබ් සමඟ බහු පක්ෂග්‍රාහී ද්විධ්‍රැව මූලද්‍රව්‍ය ඒකාබද්ධ කිරීමෙන් ද්විත්ව පුළුල් පරාස ඉහළ සම්බාධක ඇන්ටනාවක් සාදයි. රූපය 4 වාර්තා කරන ලද සෘජුකාරක සංයුක්ත ඇන්ටනා කිහිපයක් පෙන්වයි.
රූපය 4
RFEH සහ WPT වල විකිරණ ලක්ෂණ
Friis ආකෘතියේ දී, සම්ප්‍රේෂකයේ සිට d දුරින් ඇන්ටෙනාවක් මඟින් ලැබෙන බල PRX, ග්‍රාහකයේ සහ සම්ප්‍රේෂකයේ ලාභවල (GRX, GTX) සෘජු ශ්‍රිතයකි.
ඇන්ටෙනාවේ ප්‍රධාන ලොබ් දිශානතිය සහ ධ්‍රැවීකරණය සිදුවීම් තරංගයෙන් එකතු වන බල ප්‍රමාණයට සෘජුවම බලපායි. ඇන්ටෙනා විකිරණ ලක්ෂණ යනු පරිසර RFEH සහ WPT අතර වෙනස හඳුනා ගන්නා ප්‍රධාන පරාමිතීන් වේ (රූපය 5). යෙදුම් දෙකෙහිම ප්‍රචාරණ මාධ්‍යය නොදන්නා අතර ලැබුණු තරංගයට එහි බලපෑම සලකා බැලිය යුතු වුවද, සම්ප්‍රේෂණ ඇන්ටනාව පිළිබඳ දැනුම උපයෝගී කර ගත හැකිය. මෙම කොටසේ සාකච්ඡා කර ඇති ප්‍රධාන පරාමිතීන් සහ RFEH සහ WPT සඳහා ඒවායේ අදාළත්වය වගුව 3 මගින් හඳුනා ගනී.
රූපය 5
1. මඟ පෙන්වීම සහ ලාභය
බොහෝ RFEH සහ WPT යෙදුම් වලදී, එකතු කරන්නා සිදුවීම් විකිරණයේ දිශාව නොදන්නා බවත්, දෘශ්‍ය රේඛාවක් (LoS) මාර්ගයක් නොමැති බවත් උපකල්පනය කෙරේ. මෙම කාර්යයේදී, සම්ප්‍රේෂකය සහ ග්‍රාහකය අතර ප්‍රධාන ලොබ් පෙළගැස්මෙන් ස්වාධීනව, නොදන්නා ප්‍රභවයකින් ලැබුණු බලය උපරිම කිරීම සඳහා බහු ඇන්ටෙනා සැලසුම් සහ ස්ථානගත කිරීම් විමර්ශනය කර ඇත.
පාරිසරික RFEH සෘජුකෝණාස්‍රවල සර්ව දිශානුගත ඇන්ටනා බහුලව භාවිතා වී ඇත. සාහිත්‍යයේ, PSD ඇන්ටෙනාවේ දිශානතිය අනුව වෙනස් වේ. කෙසේ වෙතත්, බලයේ විචලනය පැහැදිලි කර නොමැති බැවින්, විචලනය ඇන්ටෙනාවේ විකිරණ රටාව නිසාද නැතහොත් ධ්‍රැවීකරණ නොගැලපීම නිසාද යන්න තීරණය කළ නොහැක.
RFEH යෙදුම් වලට අමතරව, අඩු RF බල ඝනත්වයේ එකතු කිරීමේ කාර්යක්ෂමතාව වැඩි දියුණු කිරීම හෝ ප්‍රචාරණ පාඩු ජය ගැනීම සඳහා මයික්‍රෝවේව් WPT සඳහා ඉහළ-ලාභ දිශානුගත ඇන්ටනා සහ අරා බහුලව වාර්තා වී ඇත. යාගි-උඩා රෙක්ටෙනා අරා, බෝටයි අරා, සර්පිලාකාර අරා, තදින් සම්බන්ධ කරන ලද විවාල්ඩි අරා, CPW CP අරා සහ පැච් අරා යනු යම් ප්‍රදේශයක් යටතේ සිදුවීම් බල ඝනත්වය උපරිම කළ හැකි පරිමාණය කළ හැකි රෙක්ටෙනා ක්‍රියාත්මක කිරීම් අතර වේ. ඇන්ටෙනා ලාභය වැඩි දියුණු කිරීම සඳහා වන වෙනත් ප්‍රවේශයන් අතර WPT සඳහා විශේෂිත වූ මයික්‍රෝවේව් සහ මිලිමීටර තරංග පටිවල උපස්ථර ඒකාබද්ධ තරංග මාර්ගෝපදේශ (SIW) තාක්ෂණය ඇතුළත් වේ. කෙසේ වෙතත්, ඉහළ-ලාභ සෘජුකෝණාස්‍ර පටු කදම්භ පළලකින් සංලක්ෂිත වන අතර, අත්තනෝමතික දිශාවන්හි තරංග පිළිගැනීම අකාර්යක්ෂම කරයි. ඇන්ටෙනා මූලද්‍රව්‍ය සහ වරායන් ගණන පිළිබඳ විමර්ශනවලදී නිගමනය වූයේ ඉහළ දිශානතිය පරිසර RFEH හි ඉහළ අස්වැන්නක් ලබා ගත් බලයට අනුරූප නොවන බවයි, ත්‍රිමාණ අත්තනෝමතික සිදුවීම් උපකල්පනය කරයි; නාගරික පරිසරවල ක්ෂේත්‍ර මිනුම් මගින් මෙය සත්‍යාපනය කරන ලදී. ඉහළ-ලාභ අරා WPT යෙදුම් වලට සීමා කළ හැකිය.
අධි ලාභ ඇන්ටනාවල ප්‍රතිලාභ අත්තනෝමතික RFEH වෙත මාරු කිරීම සඳහා, දිශානති ගැටළුව මඟහරවා ගැනීම සඳහා ඇසුරුම්කරණ හෝ පිරිසැලසුම් විසඳුම් භාවිතා කරනු ලැබේ. ද්විත්ව පැච් ඇන්ටෙනා මැණික් කටු පටියක් පරිසර Wi-Fi RFEH වලින් දිශාවන් දෙකකට ශක්තිය ලබා ගැනීමට යෝජනා කෙරේ. පරිසර සෛලීය RFEH ඇන්ටනා ත්‍රිමාණ පෙට්ටි ලෙසද නිර්මාණය කර ඇති අතර පද්ධති ප්‍රදේශය අඩු කිරීමට සහ බහු දිශානුගත අස්වැන්නක් ලබා ගැනීමට බාහිර මතුපිටට මුද්‍රණය කර හෝ අනුගත කර ඇත. ඝන සෘජුකෝණාස්‍ර ව්‍යුහයන් පරිසර RFEH වල බලශක්ති පිළිගැනීමේ ඉහළ සම්භාවිතාවක් පෙන්නුම් කරයි.
2.4 GHz, 4 × 1 අරා වලදී WPT වැඩි දියුණු කිරීම සඳහා සහායක පරපෝෂිත පැච් මූලද්‍රව්‍ය ඇතුළුව කදම්භ පළල වැඩි කිරීම සඳහා ඇන්ටෙනා සැලසුමේ වැඩිදියුණු කිරීම් සිදු කරන ලදී. බහු කදම්භ කලාප සහිත 6 GHz දැල් ඇන්ටෙනාවක් ද යෝජනා කරන ලද අතර, එය එක් වරායකට බහු කදම්භ පෙන්නුම් කරයි. බහු-දිශානුගත සහ බහු-ධ්‍රැවීකරණය කරන ලද RFEH සඳහා බහු-වරාය, බහු-සෘජුකාරක මතුපිට සෘජුකෝණාස්‍ර සහ සර්ව දිශානුගත විකිරණ රටා සහිත බලශක්ති අස්වනු නෙළන ඇන්ටනා යෝජනා කර ඇත. ඉහළ ලාභ, බහු-දිශානුගත බලශක්ති අස්වැන්න සඳහා කදම්භ හැඩගැස්වීමේ අනුකෘති සහ බහු-වරාය ඇන්ටෙනා අරා සහිත බහු-සෘජුකාරක ද යෝජනා කර ඇත.
සාරාංශයක් ලෙස, අඩු RF ඝනත්වයන්ගෙන් ලබා ගන්නා බලය වැඩි දියුණු කිරීම සඳහා ඉහළ ලාභ ඇන්ටනා වඩාත් කැමති වුවද, සම්ප්‍රේෂක දිශාව නොදන්නා යෙදුම්වල (උදා: නොදන්නා ප්‍රචාරණ නාලිකා හරහා පරිසර RFEH හෝ WPT) ඉහළ දිශානුගත ග්‍රාහක සුදුසු නොවිය හැකිය. මෙම කාර්යයේදී, බහු-දිශානුගත ඉහළ 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/පිළිගැනීම අඩු වීමට හේතු විය හැක. උදාහරණයක් ලෙස, සම්ප්‍රේෂණය සඳහා සිරස් LP ඇන්ටෙනාවක් සහ පිළිගැනීම සඳහා තිරස් LP ඇන්ටෙනාවක් භාවිතා කරන්නේ නම්, කිසිදු බලයක් නොලැබේ. මෙම කොටසේදී, රැහැන් රහිත පිළිගැනීමේ කාර්යක්ෂමතාව උපරිම කිරීම සහ ධ්‍රැවීකරණ නොගැලපීම් පාඩු වළක්වා ගැනීම සඳහා වාර්තා කරන ලද ක්‍රම සමාලෝචනය කෙරේ. ධ්‍රැවීකරණය සම්බන්ධයෙන් යෝජිත සෘජුකෝණාස්‍ර ගෘහ නිර්මාණ ශිල්පයේ සාරාංශයක් රූප සටහන 6 හි දක්වා ඇති අතර SoA උදාහරණයක් වගුව 4 හි දක්වා ඇත.
රූපය 6
සෛලීය සන්නිවේදනයේදී, මූලික ස්ථාන සහ ජංගම දුරකථන අතර රේඛීය ධ්‍රැවීකරණ පෙළගැස්ම සාක්ෂාත් කර ගැනීමට අපහසුය, එබැවින් ධ්‍රැවීකරණ නොගැලපීම් පාඩු වළක්වා ගැනීම සඳහා මූලික ස්ථාන ඇන්ටනා ද්විත්ව ධ්‍රැවීකරණය හෝ බහු ධ්‍රැවීකරණය වීමට නිර්මාණය කර ඇත. කෙසේ වෙතත්, බහුමාර්ග බලපෑම් හේතුවෙන් LP තරංගවල ධ්‍රැවීකරණ විචලනය නොවිසඳුනු ගැටලුවක් ලෙස පවතී. බහු-ධ්‍රැවීකරණය වූ ජංගම පාදක මධ්‍යස්ථානවල උපකල්පනය මත පදනම්ව, සෛලීය RFEH ඇන්ටනා LP ඇන්ටනා ලෙස නිර්මාණය කර ඇත.
CP සෘජුකෝණාස්‍ර ප්‍රධාන වශයෙන් WPT හි භාවිතා කරනුයේ ඒවා නොගැලපීමට සාපේක්ෂව ප්‍රතිරෝධී වන බැවිනි. CP ඇන්ටනාවලට බල අලාභයකින් තොරව සියලුම LP තරංගවලට අමතරව එකම භ්‍රමණ දිශාවකින් (වම් අත හෝ දකුණු අත CP) CP විකිරණ ලබා ගැනීමට හැකි වේ. ඕනෑම අවස්ථාවක, CP ඇන්ටනාව සම්ප්‍රේෂණය කරන අතර LP ඇන්ටනාව 3 dB අලාභයකින් (50% බල අලාභයක්) ලබා ගනී. CP සෘජුකෝණාස්‍ර 900 MHz සහ 2.4 GHz සහ 5.8 GHz කාර්මික, විද්‍යාත්මක සහ වෛද්‍ය කලාප 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 සම්පූර්ණයෙන්ම ජය ගැනීම සඳහා යෝජනා කර ඇති අතර, CP සහ LP තරංග දෙකම එකතු කිරීමට හැකි වන අතර, එහිදී ද්විත්ව ධ්‍රැවීකරණය වූ විකලාංග LP මූලද්‍රව්‍ය දෙකක් සියලුම LP සහ CP තරංග ඵලදායී ලෙස ලබා ගනී. මෙය නිදර්ශනය කිරීම සඳහා, ධ්‍රැවීකරණ කෝණය නොසලකා සිරස් සහ තිරස් ශුද්ධ වෝල්ටීයතා (VV සහ VH) නියතව පවතී:
CP විද්‍යුත් චුම්භක තරංග “E” විද්‍යුත් ක්ෂේත්‍රය, එහිදී බලය දෙවරක් (ඒකකයකට වරක්) එකතු කරනු ලැබේ, එමඟින් CP සංරචකය සම්පූර්ණයෙන්ම ලබා ගන්නා අතර 3 dB ධ්‍රැවීකරණ නොගැලපීම නැතිවීම ජය ගනී:
අවසාන වශයෙන්, DC සංයෝජනය හරහා, අත්තනෝමතික ධ්‍රැවීකරණයේ සිදුවීම් තරංග ලබා ගත හැකිය. වාර්තා කරන ලද සම්පූර්ණයෙන්ම ධ්‍රැවීකරණය වූ සෘජුකෝණාස්‍රයේ ජ්‍යාමිතිය රූපය 7 හි දැක්වේ.
රූපය 7
සාරාංශයක් ලෙස, කැපවූ බල සැපයුම් සහිත WPT යෙදුම් වලදී, ඇන්ටෙනාවේ ධ්‍රැවීකරණ කෝණය නොසලකා WPT කාර්යක්ෂමතාව වැඩි දියුණු කරන බැවින් CP වඩාත් කැමති වේ. අනෙක් අතට, බහු-මූලාශ්‍ර අත්පත් කර ගැනීමේදී, විශේෂයෙන් පරිසර ප්‍රභවයන්ගෙන්, සම්පූර්ණයෙන්ම ධ්‍රැවීකරණය කරන ලද ඇන්ටනාවලට වඩා හොඳ සමස්ත පිළිගැනීමක් සහ උපරිම අතේ ගෙන යා හැකි හැකියාවක් ලබා ගත හැකිය; RF හෝ DC හි සම්පූර්ණයෙන්ම ධ්‍රැවීකරණය කරන ලද බලය ඒකාබද්ධ කිරීම සඳහා බහු-වරාය/බහු-හරිතකරණ ගෘහ නිර්මාණ ශිල්පය අවශ්‍ය වේ.
සාරාංශය
මෙම පත්‍රිකාව 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. උනන්දුවක් දක්වන RFEH සහ WPT කලාප සඳහා ඇන්ටෙනා සෘජුකාරක සම්බාධන කලාප පළල;
2. කැපවූ සංග්‍රහයකින් WPT හි සම්ප්‍රේෂකය සහ ග්‍රාහකය අතර ප්‍රධාන ලොබ් පෙළගැස්ම;
3. කෝණය සහ පිහිටීම නොසලකා සෘජුකෝණාස්‍රය සහ සිද්ධි තරංගය අතර ධ්‍රැවීකරණ ගැලපීම.
සම්බාධනය මත පදනම්ව, සෘජුකෝණාස්‍ර 50Ω සහ සෘජුකාරක සංයුක්ත සෘජුකෝණාස්‍ර ලෙස වර්ගීකරණය කර ඇති අතර, විවිධ කලාප සහ බර අතර සම්බාධනය ගැලපීම සහ එක් එක් ගැළපෙන ක්‍රමයේ කාර්යක්ෂමතාව කෙරෙහි අවධානය යොමු කරයි.
SoA සෘජුකෝණාස්‍රවල විකිරණ ලක්ෂණ, දිශානතිය සහ ධ්‍රැවීකරණය යන දෘෂ්ටිකෝණයෙන් සමාලෝචනය කර ඇත. පටු කදම්භ පළල ජය ගැනීම සඳහා කදම්භ සැකසීම සහ ඇසුරුම් කිරීම මගින් ලාභය වැඩි දියුණු කිරීමේ ක්‍රම සාකච්ඡා කෙරේ. අවසාන වශයෙන්, WPT සහ RFEH සඳහා ධ්‍රැවීකරණ-ස්වාධීන පිළිගැනීමක් ලබා ගැනීම සඳහා විවිධ ක්‍රියාත්මක කිරීම් සමඟ WPT සඳහා CP සෘජුකෝණාස්‍ර සමාලෝචනය කෙරේ.
ඇන්ටනා පිළිබඳ වැඩිදුර දැන ගැනීමට කරුණාකර පිවිසෙන්න:
පළ කිරීමේ කාලය: අගෝස්තු-16-2024
