አንቴና-ማስተካከያ የጋራ ንድፍ
በስእል 2 ላይ የ EG ቶፖሎጂን ተከትሎ የሬክቴናዎች ባህሪ አንቴናውን ከ 50Ω ስታንዳርድ ይልቅ ከማስተካከያው ጋር በቀጥታ የሚዛመደው ሲሆን ይህም ተስተካካይ ዑደትን መቀነስ ወይም ማስወገድ ያስፈልጋል። ይህ ክፍል የሶኤ ሬክቴናዎች ከ50Ω አንቴናዎች እና ሬክቴናዎች ጋር ሳይመሳሰሉ ኔትወርኮች ያላቸውን ጥቅሞች ይገመግማል።
1. በኤሌክትሪክ አነስተኛ አንቴናዎች
የ LC ሬዞናንት ቀለበት አንቴናዎች የስርዓት መጠኑ ወሳኝ በሆነባቸው መተግበሪያዎች ውስጥ በሰፊው ጥቅም ላይ ውሏል። ከ 1 GHz በታች በሆኑ ድግግሞሾች ፣ የሞገድ ርዝመቱ መደበኛ የተከፋፈሉ ኤለመንቶች አንቴናዎች ከስርዓቱ አጠቃላይ ስፋት የበለጠ ቦታ እንዲይዙ ሊያደርጋቸው ይችላል ፣ እና እንደ ሙሉ ለሙሉ የተቀናጁ ትራንስተሮች ለአካል ተከላዎች ያሉ አፕሊኬሽኖች በተለይ ለ WPT በኤሌክትሪክ ትናንሽ አንቴናዎችን ይጠቀማሉ።
የትናንሽ አንቴና (የድምፅ ሬዞናንስ አቅራቢያ) ከፍተኛ ኢንዳክቲቭ ኢምፔዳንስ ማስተካከያውን በቀጥታ ለማጣመር ወይም ከተጨማሪ የኦን-ቺፕ አቅም ማዛመጃ አውታረ መረብ ጋር ለማጣመር ይጠቅማል። በኤሌክትሪክ አነስተኛ አንቴናዎች በWPT ውስጥ ከ LP እና ከ CP በታች ከ 1 GHz Huygens dipole አንቴናዎችን በመጠቀም ከ ka=0.645 ጋር ሪፖርት ተደርገዋል ፣ እና ka=5.91 በመደበኛ ዲፕሎሎች (ka=2πr/λ0)።
2. Rectifier conjugate አንቴና
የዲዲዮ ዓይነተኛ የግቤት እክል ከፍተኛ አቅም ያለው ነው፣ስለዚህ conjugate impedanceን ለማግኘት ኢንዳክቲቭ አንቴና ያስፈልጋል። በቺፑው አቅም (capaacitive impedance) ምክንያት ከፍተኛ ኢንዳክቲቭ አንቴናዎች በ RFID መለያዎች ውስጥ በስፋት ጥቅም ላይ ውለዋል። የዳይፖል አንቴናዎች በቅርብ ጊዜ ውስብስብ የሆነ የ RFID አንቴናዎች አዝማሚያ እየሆኑ መጥተዋል፣ ይህም ከፍተኛ ግፊትን (መቋቋም እና ምላሽ መስጠት) በሚያስተጋባ ድግግሞሽ አቅራቢያ ያሳያሉ።
ኢንዳክቲቭ ዲፖል አንቴናዎች በፍላጎት ድግግሞሽ ባንድ ውስጥ ካለው ከፍተኛ አቅም ጋር ለማዛመድ ጥቅም ላይ ውለዋል። በተጣጠፈ የዲፖል አንቴና ውስጥ፣ ድርብ አጭር መስመር (ዲፖል ማጠፍ) እንደ ኢምፔዳንስ ትራንስፎርመር ይሰራል፣ ይህም እጅግ በጣም ከፍተኛ የሆነ የኢምፔዳንስ አንቴና ዲዛይን ያስችላል። በአማራጭ፣ አድሎአዊ አመጋገብ የኢንደክቲቭ ምላሽን የመጨመር እና እንዲሁም ትክክለኛውን እንቅፋት የመጨመር ሃላፊነት አለበት። በርካታ አድሎአዊ የዲፖል ኤለመንቶችን ከማይመጣጠን የቀስት-ታይ ራዲያል stubs ጋር በማጣመር ባለሁለት ብሮድባንድ ከፍተኛ impedance አንቴና ይፈጥራል። ምስል 4 አንዳንድ የተዘገበ የማስተካከያ ኮንጁጌት አንቴናዎችን ያሳያል።
ምስል 4
በ RFEH እና WPT ውስጥ የጨረር ባህሪያት
በ Friis ሞዴል ውስጥ, ከማስተላለፊያው ርቀት d ርቀት ላይ አንቴና የተቀበለው ኃይል PRX ተቀባይ እና አስተላላፊ ትርፍ (GRX, GTX) ቀጥተኛ ተግባር ነው.
የአንቴናውን ዋና ሎብ ቀጥታነት እና ፖላራይዜሽን ከአደጋው ሞገድ የሚሰበሰበውን የኃይል መጠን በቀጥታ ይጎዳል። የአንቴና ጨረሮች ባህሪያት በአከባቢው RFEH እና WPT መካከል የሚለያዩ ቁልፍ መለኪያዎች ናቸው (ምስል 5). በሁለቱም አፕሊኬሽኖች ውስጥ የስርጭት ማከፋፈያው የማይታወቅ እና በተቀበለው ሞገድ ላይ የሚያሳድረው ተጽእኖ ግምት ውስጥ መግባት አለበት, ስለ ማስተላለፊያ አንቴና እውቀት ጥቅም ላይ ሊውል ይችላል. ሠንጠረዥ 3 በዚህ ክፍል ውስጥ የተብራሩትን ቁልፍ መለኪያዎች እና ለ RFEH እና WPT ተፈጻሚነታቸውን ይለያል።
ምስል 5
1. መመሪያ እና ትርፍ
በአብዛኛዎቹ የ RFEH እና WPT አፕሊኬሽኖች ሰብሳቢው የአደጋውን የጨረር አቅጣጫ እንደማያውቅ እና የእይታ መስመር (LoS) መንገድ እንደሌለ ይገመታል። በዚህ ሥራ ውስጥ በማስተላለፊያው እና በተቀባዩ መካከል ካለው ዋናው የሎብ አሰላለፍ ውጭ፣ ከማይታወቅ ምንጭ የተቀበለውን ኃይል ከፍ ለማድረግ በርካታ አንቴናዎች ዲዛይኖች እና ምደባዎች ተመርምረዋል።
ሁለንተናዊ አንቴናዎች በአካባቢያዊ RFEH ሬክቴናዎች ውስጥ በሰፊው ጥቅም ላይ ውለዋል። በስነ-ጽሑፍ ውስጥ, PSD እንደ አንቴናውን አቅጣጫ ይለያያል. ይሁን እንጂ የኃይል ልዩነት አልተገለጸም, ስለዚህ ልዩነቱ በአንቴናው የጨረር ንድፍ ወይም በፖላራይዜሽን አለመመጣጠን ምክንያት መሆኑን ማወቅ አይቻልም.
ከ RFEH አፕሊኬሽኖች በተጨማሪ፣ ዝቅተኛ የ RF ሃይል ጥግግት የመሰብሰብ ቅልጥፍናን ለማሻሻል ወይም የስርጭት ኪሳራዎችን ለማሸነፍ ለማይክሮዌቭ WPT ከፍተኛ ትርፍ የሚያገኙ የአቅጣጫ አንቴናዎች እና ድርድሮች በሰፊው ተዘግበዋል። የያጊ-ኡዳ ሬክቴና ድርድሮች፣ ቦቲ ድርድሮች፣ ጠመዝማዛ አደራደሮች፣ በጥብቅ የተጣመሩ የቪቫልዲ ድርድሮች፣ CPW CP ድርድር እና የ patch ድርድር በተወሰነ ቦታ ላይ የክስተቱን ሃይል ጥግግት ከፍ ሊያደርጉ ከሚችሉ የሬክቴና ትግበራዎች መካከል ናቸው። የአንቴና መጨመርን ለማሻሻል ሌሎች አቀራረቦች የ substrate የተቀናጀ የሞገድ መመሪያ (SIW) በማይክሮዌቭ እና ሚሊሜትር ሞገድ ባንዶች ውስጥ፣ ለWPT የተለየ። ነገር ግን፣ ከፍተኛ ትርፍ የሚያስገኙ ሬክቴናዎች በጠባብ ጨረሮች ተለይተው ይታወቃሉ፣ ይህም የዘፈቀደ አቅጣጫዎችን መቀበል ውጤታማ ያደርገዋል። በአንቴና ኤለመንቶች እና ወደቦች ብዛት ላይ የተደረጉ ምርመራዎች ከፍተኛ ቀጥተኛነት በከባቢ አየር RFEH ውስጥ ባለ ሶስት አቅጣጫዊ የዘፈቀደ ክስተትን ከግምት ውስጥ በማስገባት ከፍተኛ የመሰብሰቢያ ኃይል ጋር አይዛመድም የሚል መደምደሚያ ላይ ደርሷል። ይህ በከተማ አከባቢዎች በመስክ መለኪያዎች ተረጋግጧል. ከፍተኛ ትርፍ ድርድር በWPT መተግበሪያዎች ሊገደብ ይችላል።
የከፍተኛ ትርፍ አንቴናዎችን ወደ የዘፈቀደ RFEHs ለማስተላለፍ፣የመጠቅለያ ወይም የአቀማመጥ መፍትሄዎች የመመሪያውን ችግር ለማሸነፍ ጥቅም ላይ ይውላሉ። ባለሁለት-ፓች አንቴና የእጅ ማሰሪያ በሁለት አቅጣጫዎች ኃይልን ከአካባቢው ዋይ ፋይ RFEH ለመሰብሰብ ታቅዷል። ድባብ ሴሉላር RFEH አንቴናዎች እንዲሁ እንደ 3D ሳጥኖች የተነደፉ እና የታተሙ ወይም ከውጫዊ ገጽታዎች ጋር ተጣብቀው የስርዓት አካባቢን ለመቀነስ እና ባለብዙ አቅጣጫ መሰብሰብን ለማስቻል። የኩቢክ ሬክቴና አወቃቀሮች በአካባቢያቸው RFEHs ውስጥ ከፍተኛ የኃይል መቀበል እድላቸውን ያሳያሉ።
የጨረር ስፋትን ለመጨመር የአንቴና ዲዛይን ማሻሻያዎች፣ ረዳት ጥገኛ ተውሳኮችን ጨምሮ፣ WPTን በ2.4 GHz፣ 4 × 1 ድርድር ለማሻሻል ተደርገዋል። ባለ 6 GHz ጥልፍልፍ አንቴና ከበርካታ የጨረር ክልሎች ጋር እንዲሁ ቀርቧል፣ ይህም በአንድ ወደብ በርካታ ጨረሮችን ያሳያል። ባለብዙ-ወደብ፣ ባለብዙ-ማስተካከያ ላዩን ሬክቴናዎች እና የኃይል መሰብሰቢያ አንቴናዎች ሁለንተናዊ የጨረር ዘይቤዎች ለብዙ አቅጣጫዊ እና ባለብዙ-ፖላራይዝድ አርኤፍኢኤች ቀርበዋል። የጨረር ማትሪክስ እና ባለብዙ ወደብ አንቴና ድርድር ያላቸው ባለብዙ-ማስተካከያዎች ከፍተኛ ትርፍ ላለው ባለብዙ አቅጣጫ ሃይል መሰብሰብም ቀርበዋል።
ለማጠቃለል፣ ከፍተኛ ትርፍ የሚያገኙ አንቴናዎች ከዝቅተኛ የ RF እፍጋቶች የሚሰበሰበውን ኃይል ለማሻሻል ቢመረጡም፣ ከፍተኛ አቅጣጫ ያለው ተቀባዮች የማስተላለፊያው አቅጣጫ በማይታወቅባቸው መተግበሪያዎች ላይ ተስማሚ ላይሆኑ ይችላሉ (ለምሳሌ፦ ድባብ RFEH ወይም WPT በማይታወቁ የስርጭት ቻናሎች)። በዚህ ሥራ ውስጥ ለብዙ አቅጣጫዊ ከፍተኛ ትርፍ WPT እና RFEH በርካታ ባለብዙ-ጨረር አቀራረቦች ቀርበዋል.
2. አንቴና ፖላራይዜሽን
አንቴና ፖላራይዜሽን ከአንቴና ስርጭት አቅጣጫ አንጻር የኤሌትሪክ መስክ ቬክተር እንቅስቃሴን ይገልጻል። የፖላራይዜሽን አለመዛመዶች ዋናው የሎብ አቅጣጫዎች በሚጣጣሙበት ጊዜም እንኳ በአንቴናዎች መካከል የመተላለፊያ / የመቀበያ መቀነስ ሊያስከትል ይችላል. ለምሳሌ፣ ቀጥ ያለ የኤል ፒ አንቴና ለመስተላለፊያነት የሚያገለግል ከሆነ እና አግድም LP አንቴና ለመቀበያ ጥቅም ላይ የሚውል ከሆነ ምንም ኃይል አይቀበልም። በዚህ ክፍል የገመድ አልባ መቀበያ ቅልጥፍናን ለመጨመር እና የፖላራይዜሽን አለመመጣጠን ኪሳራዎችን ለማስወገድ ሪፖርት የተደረገባቸው ዘዴዎች ተገምግመዋል። ከፖላራይዜሽን ጋር በተያያዘ የታቀደው የሬክቴና አርክቴክቸር ማጠቃለያ በስእል 6 ተሰጥቷል እና SoA ምሳሌ በሰንጠረዥ 4 ቀርቧል።
ምስል 6
በሴሉላር ኮሙኒኬሽን ውስጥ፣ በመነሻ ጣቢያዎች እና በሞባይል ስልኮች መካከል ያለው የመስመር ፖላራይዜሽን አሰላለፍ ሊሳካ ስለማይችል የፖላራይዜሽን አለመመጣጠን ኪሳራዎችን ለማስወገድ የመሠረት ጣቢያ አንቴናዎች ባለሁለት-ፖላራይዝድ ወይም መልቲ-ፖላራይዝድ እንዲሆኑ ተደርገዋል። ነገር ግን በባለብዙ መንገድ ተጽእኖዎች ምክንያት የኤልፒ ሞገዶች የፖላራይዜሽን ልዩነት አሁንም ያልተፈታ ችግር ነው። ባለብዙ-ፖላራይዝድ የሞባይል ቤዝ ጣብያዎችን ግምት መሰረት በማድረግ ሴሉላር RFEH አንቴናዎች እንደ LP አንቴናዎች ተዘጋጅተዋል።
CP rectennas በዋነኝነት በ WPT ውስጥ ጥቅም ላይ የሚውሉት በአንጻራዊ ሁኔታ አለመመጣጠን ስለሚቋቋሙ ነው። ሲፒ አንቴናዎች የኃይል መጥፋት ሳይኖር ከሁሉም የ LP ሞገዶች በተጨማሪ በተመሳሳይ የማዞሪያ አቅጣጫ (በግራ ወይም በቀኝ ሲፒ) የሲፒ ጨረሮችን መቀበል ይችላሉ። በማንኛውም ሁኔታ የሲፒ አንቴና ያስተላልፋል እና የ LP አንቴና በ 3 ዲቢቢ ኪሳራ (50% የኃይል ማጣት) ይቀበላል. የሲፒ ሬክቴናዎች ለ900 MHz እና 2.4 GHz እና 5.8 GHz የኢንዱስትሪ፣ የሳይንስ እና የህክምና ባንዶች እንዲሁም ሚሊሜትር ሞገዶች ተስማሚ እንደሆኑ ተነግሯል። በዘፈቀደ የፖላራይዝድ ሞገዶች RFEH ውስጥ፣ የፖላራይዜሽን ልዩነት ለፖላራይዜሽን አለመመጣጠን ኪሳራ መፍትሄ ሊሆን የሚችልን ይወክላል።
ሙሉ ፖላራይዜሽን፣ እንዲሁም መልቲ-ፖላራይዜሽን በመባል የሚታወቀው፣ የፖላራይዜሽን አለመመጣጠን ኪሳራዎችን ሙሉ በሙሉ ለማሸነፍ ታቅዶ ነበር፣ ይህም የሁለቱም ሲፒ እና LP ሞገዶች እንዲሰበሰቡ ያስችላል፣ ሁለት ባለሁለት-ፖላራይዝድ orthogonal LP ኤለመንቶች ሁሉንም LP እና CP waves በብቃት የሚያገኙበት። ይህንን በምሳሌ ለማስረዳት የፖላራይዜሽን አንግል ምንም ይሁን ምን ቋሚ እና አግድም የተጣራ ቮልቴጅ (VV እና VH) ቋሚ ሆነው ይቆያሉ፡
የ CP ኤሌክትሮማግኔቲክ ሞገድ “ኢ” ኤሌክትሪክ መስክ ፣ ኃይል ሁለት ጊዜ የሚሰበሰብበት (በአንድ ክፍል አንድ ጊዜ) ፣ በዚህም የሲፒ ክፍሉን ሙሉ በሙሉ በመቀበል እና የ 3 ዲቢቢ የፖላራይዜሽን አለመመጣጠን ኪሳራን ማሸነፍ።
በመጨረሻም፣ በዲሲ ጥምረት፣ የዘፈቀደ የፖላራይዜሽን ሞገዶች ሊደርሱ ይችላሉ። ምስል 7 የተዘገበው ሙሉ በሙሉ የፖላራይዝድ ሬክቴና ጂኦሜትሪ ያሳያል።
ምስል 7
በማጠቃለያው፣ በWPT መተግበሪያዎች ከተወሰኑ የኃይል አቅርቦቶች ጋር፣ የአንቴናውን የፖላራይዜሽን አንግል ምንም ይሁን ምን የ WPT ቅልጥፍናን ስለሚያሻሽል ሲፒ ይመረጣል። በሌላ በኩል፣ በብዝሃ-ምንጭ ግዥ፣ በተለይም ከአካባቢው ምንጮች፣ ሙሉ በሙሉ የፖላራይዝድ አንቴናዎች የተሻለ አጠቃላይ አቀባበል እና ከፍተኛ ተንቀሳቃሽነት ሊያገኙ ይችላሉ። ባለብዙ-ወደብ/ባለብዙ-ማስተካከያ አርክቴክቸር በ RF ወይም DC ላይ ሙሉ በሙሉ የፖላራይዝድ ኃይልን ለማጣመር ያስፈልጋል።
ማጠቃለያ
ይህ ወረቀት ለ RFEH እና WPT የአንቴና ዲዛይን የቅርብ ጊዜ ሂደትን ይገመግማል እና በቀደሙት ጽሑፎች ውስጥ ያልቀረበ መደበኛ የአንቴና ዲዛይን ለ RFEH እና WPT ምደባ ያቀርባል። ከፍተኛ የ RF-ወደ-ዲሲ ውጤታማነትን ለማግኘት ሶስት መሰረታዊ የአንቴና መስፈርቶች ተለይተዋል፡-
1. ለ RFEH እና ለ WPT የፍላጎት ባንዶች አንቴና ተስተካካይ ኢምፔዳንስ ባንድዊድዝ;
2. ከተወሰነ ምግብ በ WPT ውስጥ በማሰራጫ እና በተቀባዩ መካከል ያለው ዋና የሎብ አሰላለፍ;
3. አንግል እና አቀማመጥ ምንም ይሁን ምን በሬክቴና እና በተፈጠረው ሞገድ መካከል የፖላራይዜሽን ማዛመድ።
በእገዳው ላይ በመመስረት፣ rectennas በ 50Ω እና rectifier conjugate rectennas የተከፋፈሉ ሲሆን ይህም በተለያዩ ባንዶች እና ጭነቶች መካከል ያለውን የእርምጃ ማዛመድ እና የእያንዳንዱን የማዛመጃ ዘዴ ውጤታማነት ላይ በማተኮር።
የ SoA rectennas የጨረር ባህሪያት ከቀጥታ እና ከፖላራይዜሽን አንፃር ተገምግመዋል. ጠባብ የጨረር ስፋትን ለማሸነፍ በጨረር እና በማሸግ ትርፍን ለማሻሻል የሚረዱ ዘዴዎች ተብራርተዋል. በመጨረሻም፣ የWPT እና RFEH ከፖላራይዜሽን ነፃ የሆነ አቀባበልን ለማግኘት ከተለያዩ አተገባበር ጋር የCP rectennas ለ WPT ተገምግመዋል።
ስለ አንቴናዎች የበለጠ ለማወቅ፣ እባክዎን ይጎብኙ፡-
የልጥፍ ሰዓት፡- ነሐሴ 16-2024
