אַנטענע-גלייכרעכטער קאָ-פּלאַן
די כאַראַקטעריסטיק פון רעקטענעס וואָס נאָכפאָלגן די EG טאָפּאָלאָגיע אין פיגור 2 איז אַז די אַנטענע איז גלייך צוגעפּאַסט צום רעקטיפייער, אַנשטאָט דעם 50Ω סטאַנדאַרט, וואָס ריקווייערז מינימיזירן אָדער עלימינירן די צופּאַסנדיקע קרייַז צו געבן שטראָם צום רעקטיפייער. די סעקציע באַטראַכט די מעלות פון SoA רעקטענעס מיט נישט-50Ω אַנטענעס און רעקטענעס אָן צופּאַסנדיקע נעטוואָרקס.
1. עלעקטריש קליינע אַנטענעס
LC רעזאָנאַנט רינג אַנטענעס זענען ברייט געניצט געוואָרן אין אַפּליקאַציעס וואו סיסטעם גרייס איז קריטיש. ביי פרעקווענצן אונטער 1 GHz, קען די כוואַליע לענג פאַרשאַפן נאָרמאַלע פאַרשפּרייטע עלעמענט אַנטענעס צו פאַרנעמען מער פּלאַץ ווי די קוילעלדיק גרייס פון די סיסטעם, און אַפּליקאַציעס ווי גאָר ינטאַגרייטאַד טראַנססייווערז פֿאַר גוף ימפּלאַנץ נוץ באַזונדער פון די נוצן פון עלעקטריש קליינע אַנטענעס פֿאַר WPT.
די הויכע אינדוקטיווע אימפּעדאַנס פון דער קליינער אַנטענע (נאָענט צו רעזאָנאַנץ) קען גענוצט ווערן צו דירעקט פֿאַרבינדן דעם גלייַכרעכטער אָדער מיט אַן נאָך אויף-טשיפּ קאַפּאַסיטיוו מאַטשינג נעץ. עלעקטריש קליינע אַנטענעס זענען געמאָלדן געוואָרן אין WPT מיט LP און CP אונטער 1 GHz ניצנדיק Huygens דיפּאָל אַנטענעס, מיט ka=0.645, בשעת ka=5.91 אין נאָרמאַלע דיפּאָלן (ka=2πr/λ0).
2. רעקטיפייער קאָנדזשוגאַט אַנטענע
די טיפּישע אינפוט אימפּעדאַנס פון אַ דיאָד איז העכסט קאַפּאַסיטיוו, אַזוי אַן אינדוקטיווע אַנטענע איז נויטיק צו דערגרייכן קאָנדזשוגאַט אימפּעדאַנס. צוליב דער קאַפּאַסיטיוו אימפּעדאַנס פון דעם טשיפּ, זענען הויך אימפּעדאַנס אינדוקטיווע אַנטענעס ברייט געניצט געוואָרן אין RFID טאַגס. דיפּאָל אַנטענעס זענען לעצטנס געוואָרן אַ טרענד אין קאָמפּלעקסע אימפּעדאַנס RFID אַנטענעס, וואָס ווייַזן הויך אימפּעדאַנס (קעגנשטעל און רעאַקטאַנס) לעבן זייער רעזאָנאַנט אָפטקייט.
אינדוקטיווע דיפּאָל אַנטענעס זענען גענוצט געוואָרן צו פּאַסן די הויכע קאַפּאַסיטאַנס פון די רעקטיפייער אין דער אָפטקייט באַנד פון אינטערעס. אין אַ געפאַלטענער דיפּאָל אַנטענע, די דאָפּלטע קורצע ליניע (דיפּאָל פאָלדינג) אַקט ווי אַן אימפּעדאַנס טראַנספאָרמאַטאָר, וואָס אַלאַוז די פּלאַן פון אַן עקסטרעם הויך אימפּעדאַנס אַנטענע. אַלטערנאַטיוולי, בייאַס פידינג איז פאַראַנטוואָרטלעך פֿאַר פאַרגרעסערן די אינדוקטיווע רעאַקטאַנס ווי געזונט ווי די פאַקטישע אימפּעדאַנס. קאַמביינינג קייפל בייאַסד דיפּאָל עלעמענטן מיט אַנבאַלאַנסט באָו-טיי ראַדיאַל סטאַבס פאָרמירט אַ דאָפּלטע ברייטבאַנד הויך אימפּעדאַנס אַנטענע. פיגור 4 ווייזט עטלעכע געמאלדן רעקטיפייער קאָנדזשוגאַט אַנטענעס.
פיגור 4
ראַדיאַציע קעראַקטעריסטיקס אין RFEH און WPT
אין דעם פרייס מאָדעל, איז די מאַכט PRX וואָס ווערט באַקומען דורך אַן אַנטענע אין אַ דיסטאַנץ d פונעם טראַנסמיטער אַ דירעקטע פונקציע פון די ופנעמער און טראַנסמיטער געווינסן (GRX, GTX).
די אַנטענע'ס הויפּט לאָב דירעקטיוויטי און פּאָלאַריזאַציע האָבן אַ דירעקטן השפּעה אויף די מאָס מאַכט וואָס ווערט געזאַמלט פון דער אינצידענטער כוואַליע. אַנטענע ראַדיאַציע כאַראַקטעריסטיקס זענען שליסל פּאַראַמעטערס וואָס אונטערשיידן צווישן אַמביאַנט RFEH און WPT (פיגור 5). כאָטש אין ביידע אַפּליקאַציעס קען די פאַרשפּרייטונג מעדיום זיין אומבאַקאַנט און איר ווירקונג אויף דער באַקומענער כוואַליע דאַרף באַטראַכט ווערן, קען מען אויסנוצן וויסן וועגן דער טראַנסמיטינג אַנטענע. טאַבעלע 3 אידענטיפיצירט די שליסל פּאַראַמעטערס וואָס ווערן דיסקוטירט אין דעם אָפּטייל און זייער אַפּליקאַביליטי צו RFEH און WPT.
פיגור 5
1. דירעקטיוויטי און געווינס
אין רובֿ RFEH און WPT אַפּליקאַציעס, ווערט עס אנגענומען אַז דער קאָלעקטאָר ווייסט נישט די ריכטונג פון דער אינצידענטער ראַדיאַציע און עס איז נישטאָ קיין ליניע-פון-זיכט (LoS) וועג. אין דעם אַרבעט, זענען קייפל אַנטענע דיזיינז און פּלייסמאַנץ געוואָרן אויסגעפאָרשט צו מאַקסאַמייז די באַקומענע מאַכט פון אַן אומבאַקאַנט מקור, אומאָפּהענגיק פון די הויפּט לאָבע אַליינמאַנט צווישן דעם טראַנסמיטער און דעם ופנעמער.
אמנידירעקציאנעלע אנטענעס זענען ברייט גענוצט געווארן אין סביבה'דיגע RFEH רעקטענס. אין דער ליטעראטור, ווערייִרט די PSD לויט דער אריענטאציע פון דער אנטענע. אבער, די וועריאציע אין מאַכט איז נישט דערקלערט געוואָרן, אַזוי עס איז נישט מעגלעך צו באַשטימען צי די וועריאציע איז צוליב דעם ראַדיאַציע מוסטער פון דער אנטענע אדער צוליב פּאָלאַריזאַציע מיסמאַטש.
אין צוגאב צו RFEH אַפּליקאַציעס, הויך-געווינס דירעקשאַנאַל אַנטענעס און אַררעיס זענען ברייט געמאלדן געוואָרן פֿאַר מייקראַווייוו WPT צו פֿאַרבעסערן די זאַמלונג עפעקטיווקייט פון נידעריק RF מאַכט געדיכטקייט אָדער באַקומען פּראַפּאַגיישאַן לאָססעס. יאַגי-ודאַ רעקטענאַ אַררעיס, באָוטי אַררעיס, ספּיראַל אַררעיס, טייט קאַפּאַלד וויוואַלדי אַררעיס, CPW CP אַררעיס, און פּאַטש אַררעיס זענען צווישן די סקאַלאַבלע רעקטענאַ ימפּלעמענטאַציעס וואָס קענען מאַקסאַמייז די אינצידענט מאַכט געדיכטקייט אונטער אַ זיכער געגנט. אַנדערע אַפּראָוטשיז צו פֿאַרבעסערן אַנטענע געווינס אַרייַננעמען סאַבסטראַט ינטאַגרייטאַד כוואַליעגייד (SIW) טעכנאָלאָגיע אין מייקראַווייוו און מילימעטער כוואַליע באַנדס, ספּעציפֿיש צו WPT. אָבער, הויך-געווינס רעקטענאַס זענען קעראַקטערייזד דורך שמאָל שטראַלווידטס, מאכן אָפּטראָג פון כוואַליעס אין אַרביטראַרי ריכטונגען נישט עפעקטיוו. אויספאָרשונגען אין די נומער פון אַנטענע עלעמענטן און פּאָרץ האָבן געפונען אַז העכער דירעקשאַנאַליטי קאָרעספּאָנדירט נישט צו העכער כאַרוואַסטיד מאַכט אין אַמביאַנט RFEH אַסומינג דריי-דימענשאַנאַל אַרביטראַרי אינצידענץ; דאָס איז געווען וועראַפייד דורך פעלד מעזשערמאַנץ אין שטאָטיש ינווייראַנמאַנץ. הויך-געווינס אַררעיס קענען זיין לימיטעד צו WPT אַפּליקאַציעס.
כדי צו איבערפירן די בענעפיטן פון הויך-געווינס אנטענעס צו ארביטרארע RFEHs, ווערן פאקעדזשינג אדער אויסלייג לייזונגען גענוצט צו באקעמפן דעם דירעקטיוויטי פראבלעם. א דואל-פאטש אנטענע האנטגעלענק-באנד ווערט פארגעשלאגן צו שניידן ענערגיע פון אַמביענט Wi-Fi RFEHs אין צוויי ריכטונגען. אַמביענט צעלולארע RFEH אנטענעס זענען אויך דיזיינט ווי 3D באקסעס און געדרוקט אדער צוגעקלעבט צו עקסטערנע סערפאַסיז צו רעדוצירן סיסטעם שטח און ערמעגלעכן מולטי-דירעקשאַנאַל שניידן. קובישע רעקטענאַ סטרוקטורן ווייזן העכערע ווארשיינליכקייט פון ענערגיע אָפּנאַם אין אַמביענט RFEHs.
פֿאַרבעסערונגען צו אַנטענע פּלאַן צו פֿאַרגרעסערן שטראַל ברייט, אַרייַנגערעכנט הילפס-פּאַראַסיטיש פּאַטש עלעמענטן, זענען געמאַכט געוואָרן צו פֿאַרבעסערן WPT ביי 2.4 GHz, 4 × 1 אַררעיס. אַ 6 GHz מעש אַנטענע מיט קייפל שטראַל געביטן איז אויך פֿאָרגעלייגט געוואָרן, דעמאָנסטרירנדיק קייפל שטראַלן פּער פּאָרט. מולטי-פּאָרט, מולטי-רעקטיפֿיער ייבערפלאַך רעקטענס און ענערגיע האַרוועסטינג אַנטענעס מיט אָמנידירעקשאַנאַל ראַדיאַציע פּאַטערנז זענען פֿאָרגעלייגט געוואָרן פֿאַר מולטי-דירעקשאַנאַל און מולטי-פּאָלאַרייזד RFEH. מולטי-רעקטיפֿיערס מיט שטראַל פֿאָרמינג מאַטריצעס און מולטי-פּאָרט אַנטענע אַררעיס זענען אויך פֿאָרגעלייגט געוואָרן פֿאַר הויך-געווינס, מולטי-דירעקשאַנאַל ענערגיע האַרוועסטינג.
אין קורצן, כאָטש הויך-געווינס אַנטענעס זענען בילכער צו פֿאַרבעסערן די מאַכט וואָס ווערט געזאַמלט פֿון נידעריקע RF געדיכטקייטן, זענען העכסט-דירעקציאָנעלע ריסיווערס מעגלעך נישט ידעאַל אין אַפּליקאַציעס וווּ די טראַנסמיטער ריכטונג איז אומבאַקאַנט (למשל, אַמביאַנט RFEH אָדער WPT דורך אומבאַקאַנטע פּראָפּאַגאַציע קאַנאַלן). אין דעם אַרבעט, ווערן פֿאָרגעלייגט קייפל מולטי-שטראַל צוגאַנגען פֿאַר מולטי-דירעקציאָנעלע הויך-געווינס WPT און RFEH.
2. אַנטענע פּאָלאַריזאַציע
אַנטענע פּאָלאַריזאַציע באַשרײַבט די באַוועגונג פֿון דעם עלעקטרישן פֿעלד וועקטאָר אין באַצוג צו דער אַנטענע פֿאַרשפּרייטונג ריכטונג. פּאָלאַריזאַציע מיסמאַטשעס קענען פֿירן צו פֿאַרקלענערטע טראַנסמיסיע/רעצעפּציע צווישן אַנטענעס, אפילו ווען די הויפּט לאָבע ריכטונגען זענען אויסגעשטעלט. למשל, אויב אַ ווערטיקאַלע LP אַנטענע ווערט גענוצט פֿאַר טראַנסמיסיע און אַ האָריזאָנטאַלע LP אַנטענע ווערט גענוצט פֿאַר רעצעפּציע, וועט קיין מאַכט נישט ווערן באַקומען. אין דעם אָפּטייל ווערן איבערגעקוקט די באַריכטעטע מעטאָדן פֿאַר מאַקסאַמיזירן וויירלעסס רעצעפּציע עפֿיקאַסי און פֿאַרמײַדן פּאָלאַריזאַציע מיסמאַטש פֿאַרלוסטן. אַ קיצור פֿון דער פֿאָרגעלייגטער רעקטענאַ אַרכיטעקטור אין באַצוג צו פּאָלאַריזאַציע ווערט געגעבן אין פֿיגור 6 און אַ בײַשפּיל SoA ווערט געגעבן אין טאַבעלע 4.
פיגור 6
אין סעליאַלער קאָמוניקאַציע, איז לינעאַר פּאָלאַריזאַציע אַליינמענט צווישן באַזע סטאַנציעס און מאָביל טעלעפאָנען נישט מסתּמא צו דערגרייכן, אַזוי באַזע סטאַנציע אַנטענעס זענען דיזיינד צו זיין צוויי-פּאָלאַריזירט אָדער מולטי-פּאָלאַריזירט צו ויסמיידן פּאָלאַריזאַציע מיסמאַטש פארלוסטן. אָבער, די פּאָלאַריזאַציע וועריאַציע פון LP כוואַליעס רעכט צו מולטיפּאַט יפעקץ בלייבט אַן אומגעלייזט פּראָבלעם. באַזירט אויף דער הנחה פון מולטי-פּאָלאַריזירטע מאָביל באַזע סטאַנציעס, זענען סעליאַלער RFEH אַנטענעס דיזיינד ווי LP אַנטענעס.
CP רעקטענען ווערן בעיקר גענוצט אין WPT ווייל זיי זענען רעלאטיוו קעגנשטעליק צו מיסמאַטש. CP אַנטענעס זענען ביכולת צו באַקומען CP ראַדיאַציע מיט דער זעלביקער ראָטאַציע ריכטונג (לינקס-האַנטיק אָדער רעכטס-האַנטיק CP) אין אַדישאַן צו אַלע LP כוואַליעס אָן מאַכט אָנווער. אין קיין פאַל, די CP אַנטענע טראַנסמיטט און די LP אַנטענע באַקומט מיט אַ 3 dB אָנווער (50% מאַכט אָנווער). CP רעקטענען ווערן געמאלדן צו זיין פּאַסיק פֿאַר 900 MHz און 2.4 GHz און 5.8 GHz אינדוסטריעלע, וויסנשאַפטלעכע און מעדיצינישע באַנדס ווי געזונט ווי מילימעטער כוואַליעס. אין RFEH פון אַרביטרער פּאָלאַריזירטע כוואַליעס, פּאָלאַריזאַציע דייווערסיטי רעפּרעזענטירט אַ פּאָטענציעלע לייזונג צו פּאָלאַריזאַציע מיסמאַטש אָנווערן.
פולע פּאָלאַריזאַציע, אויך באַקאַנט ווי מולטי-פּאָלאַריזאַציע, איז פארגעשטעלט געוואָרן צו גאָר איבערקומען פּאָלאַריזאַציע מיסמאַטש פארלוסטן, און דערמעגלעכן די זאַמלונג פון ביידע CP און LP כוואַליעס, וואו צוויי דואַל-פּאָלאַריזירטע אָרטאָגאָנאַלע LP עלעמענטן באַקומען עפעקטיוו אַלע LP און CP כוואַליעס. צו אילוסטרירן דאָס, די ווערטיקאַלע און האָריזאָנטאַלע נעץ וואָולטאַזשעס (VV און VH) בלייבן קאָנסטאַנט, נישט קוקנדיק אויף דעם פּאָלאַריזאַציע ווינקל:
CP עלעקטראָמאַגנעטישע כוואַליע "E" עלעקטריש פעלד, וואו מאַכט ווערט געזאַמלט צוויי מאָל (איינמאָל פּער אַפּאַראַט), דערמיט גאָר באַקומען די CP קאָמפּאָנענט און באַקומען די 3 dB פּאָלאַריזאַציע מיסמאַטש אָנווער:
צום סוף, דורך גלייכשטראָם קאָמבינאַציע, קענען אינצידענטע כוואַליעס פון אַרביטרער פּאָלאַריזאַציע באַקומען ווערן. פיגור 7 ווייזט די געאָמעטריע פון די געמאָלדענע גאָר פּאָלאַריזירטע רעקטענע.
פיגור 7
אין קורצן, אין WPT אַפּליקאַציעס מיט דעדאַקייטאַד מאַכט סאַפּלייז, איז CP בילכער ווייַל עס פֿאַרבעסערט WPT עפעקטיווקייַט ראַגאַרדלאַס פון די פּאָלאַריזאַטיאָן ווינקל פון די אַנטענע. אויף די אנדערע האַנט, אין מולטי-קוואַל אַקווייזישאַן, ספּעציעל פון אַמביאַנט קוואלן, קענען גאָר פּאָלאַריזעד אַנטענעס דערגרייכן בעסער קוילעלדיק אָפּטראָג און מאַקסימום פּאָרטאַביליטי; מולטי-פּאָרט/מולטי-רעקטיפייער אַרכיטעקטורן זענען פארלאנגט צו קאַמביינירן גאָר פּאָלאַריזעד מאַכט ביי RF אָדער DC.
קיצור
די דאזיגע פאפיר באריכטעט די לעצטע פארשריט אין אנטענע דיזיין פאר RFEH און WPT, און פארשלאגט א סטאנדארט קלאסיפיקאציע פון אנטענע דיזיין פאר RFEH און WPT וואס איז נישט פארגעשלאגן געווארן אין פריערדיגע ליטעראטור. דריי גרונטלעכע אנטענע באדערפענישן פאר דערגרייכן הויכע RF-צו-DC עפעקטיווקייט זענען אידענטיפיצירט געווארן אלס:
1. אַנטענע גלייַכרעכטער ימפּידאַנס באַנדווידט פֿאַר די RFEH און WPT באַנדס פון אינטערעס;
2. הויפּט לאָוב אַליינמענט צווישן טראַנסמיטער און ופנעמער אין WPT פֿון אַ דעדאַקייטאַד פיד;
3. פּאָלאַריזאַציע צופּאַסונג צווישן די רעקטענע און די אינצידענט כוואַליע, נישט קוקנדיק אויף ווינקל און פּאָזיציע.
באַזירט אויף ימפּידאַנס, ווערן רעקטענעס קלאַסיפֿיצירט אין 50Ω און רעקטיפֿיער קאָנדזשוגאַט רעקטענעס, מיט אַ פֿאָקוס אויף ימפּידאַנס מאַטשינג צווישן פֿאַרשידענע באַנדס און לאָודז און די עפֿעקטיווקייט פֿון יעדער מאַטשינג מעטאָד.
די ראַדיאַציע קעראַקטעריסטיקס פון SoA רעקטענעס זענען איבערגעקוקט געוואָרן פֿון דער פּערספּעקטיוו פֿון דירעקטיוויטי און פּאָלאַריזאַציע. מעטאָדן צו פֿאַרבעסערן געווינס דורך שטראַלפֿאָרמינג און פּאַקאַדזשינג צו איבערקומען שמאָלע שטראַלברייט ווערן דיסקוטירט. צום סוף, CP רעקטענעס פֿאַר WPT ווערן איבערגעקוקט, צוזאַמען מיט פֿאַרשידענע אימפּלעמענטאַציעס צו דערגרייכן פּאָלאַריזאַציע-אומאָפּהענגיקע אָפּנאַם פֿאַר WPT און RFEH.
צו לערנען מער וועגן אַנטענעס, ביטע באַזוכט:
פּאָסט צייט: 16טן אויגוסט 2024
