ஆண்டெனா-ரெக்டிஃபையர் இணை வடிவமைப்பு
படம் 2 இல் உள்ள EG டோபாலஜியைப் பின்பற்றும் ரெக்டெனாக்களின் சிறப்பியல்பு என்னவென்றால், 50Ω தரநிலையை விட, ஆண்டெனா நேரடியாக ரெக்டிஃபையருடன் பொருந்துகிறது, இது ரெக்டிஃபையரை ஆற்றுவதற்கு பொருந்தக்கூடிய சர்க்யூட்டைக் குறைப்பது அல்லது நீக்குவது தேவைப்படுகிறது. 50Ω அல்லாத ஆண்டெனாக்கள் மற்றும் நெட்வொர்க்குகளுடன் பொருந்தாத ரெக்டெனாக்கள் கொண்ட SoA ரெக்டெனாக்களின் நன்மைகளை இந்தப் பிரிவு மதிப்பாய்வு செய்கிறது.
1. மின்சார ரீதியாக சிறிய ஆண்டெனாக்கள்
LC ரெசோனண்ட் ரிங் ஆண்டெனாக்கள் கணினி அளவு முக்கியமான பயன்பாடுகளில் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. 1 GHz க்கும் குறைவான அதிர்வெண்களில், அலைநீளம் நிலையான விநியோக உறுப்பு ஆண்டெனாக்கள் கணினியின் ஒட்டுமொத்த அளவை விட அதிக இடத்தை ஆக்கிரமிக்கக்கூடும், மேலும் உடல் உள்வைப்புகளுக்கான முழு ஒருங்கிணைந்த டிரான்ஸ்ஸீவர்கள் போன்ற பயன்பாடுகள் குறிப்பாக WPT க்கு மின்சாரம் சிறிய ஆண்டெனாக்களைப் பயன்படுத்துவதன் மூலம் பயனடைகின்றன.
சிறிய ஆண்டெனாவின் உயர் தூண்டல் மின்மறுப்பு (அதிர்வு அருகில்) நேரடியாக ரெக்டிஃபையரை இணைக்க அல்லது கூடுதல் ஆன்-சிப் கொள்ளளவு பொருந்தக்கூடிய நெட்வொர்க்குடன் பயன்படுத்தப்படலாம். ஹ்யூஜென்ஸ் இருமுனை ஆண்டெனாக்களைப் பயன்படுத்தி 1 ஜிகாஹெர்ட்ஸுக்குக் கீழே எல்பி மற்றும் சிபியுடன் கூடிய டபிள்யூபிடியில் மின்சார சிறிய ஆண்டெனாக்கள் பதிவாகியுள்ளன, கா=0.645 உடன், சாதாரண இருமுனைகளில் (கா=2πr/λ0) ka=5.91.
2. ரெக்டிஃபையர் கான்ஜுகேட் ஆண்டெனா
ஒரு டையோடின் வழக்கமான உள்ளீட்டு மின்மறுப்பு அதிக கொள்ளளவு கொண்டது, எனவே இணை மின்மறுப்பை அடைய ஒரு தூண்டல் ஆண்டெனா தேவைப்படுகிறது. சிப்பின் கொள்ளளவு மின்மறுப்பு காரணமாக, RFID குறிச்சொற்களில் அதிக மின்மறுப்பு தூண்டல் ஆண்டெனாக்கள் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. இருமுனை ஆண்டெனாக்கள் சமீபத்தில் சிக்கலான மின்மறுப்பு RFID ஆண்டெனாக்களில் ஒரு போக்காக மாறியுள்ளன, அவற்றின் அதிர்வு அதிர்வெண்ணுக்கு அருகில் அதிக மின்மறுப்பு (எதிர்ப்பு மற்றும் எதிர்வினை) வெளிப்படுத்துகின்றன.
தூண்டல் இருமுனை ஆண்டெனாக்கள் ஆர்வத்தின் அலைவரிசையில் ரெக்டிஃபையரின் உயர் கொள்ளளவைப் பொருத்தப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. ஒரு மடிந்த இருமுனை ஆண்டெனாவில், இரட்டை குறுகிய கோடு (இருமுனை மடிப்பு) ஒரு மின்மறுப்பு மின்மாற்றியாக செயல்படுகிறது, இது மிக அதிக மின்மறுப்பு ஆண்டெனாவை வடிவமைக்க அனுமதிக்கிறது. மாற்றாக, தூண்டல் எதிர்வினை மற்றும் உண்மையான மின்மறுப்பு அதிகரிப்பதற்கு சார்பு உணவு பொறுப்பாகும். சமச்சீரற்ற வில்-டை ரேடியல் ஸ்டப்களுடன் பல சார்பு இருமுனை கூறுகளை இணைப்பது இரட்டை அகல அலைவரிசை உயர் மின்மறுப்பு ஆண்டெனாவை உருவாக்குகிறது. படம் 4 சில ரிக்டிஃபையர் கான்ஜுகேட் ஆண்டெனாக்களைக் காட்டுகிறது.
படம் 4
RFEH மற்றும் WPT இல் கதிர்வீச்சு பண்புகள்
Friis மாதிரியில், டிரான்ஸ்மிட்டரிலிருந்து d தொலைவில் உள்ள ஆண்டெனாவால் பெறப்படும் சக்தி PRX என்பது ரிசீவர் மற்றும் டிரான்ஸ்மிட்டர் ஆதாயங்களின் (GRX, GTX) நேரடிச் செயல்பாடாகும்.
ஆன்டெனாவின் முக்கிய லோப் டைரக்டிவிட்டி மற்றும் துருவமுனைப்பு சம்பவ அலையிலிருந்து சேகரிக்கப்படும் சக்தியின் அளவை நேரடியாக பாதிக்கிறது. ஆண்டெனா கதிர்வீச்சு பண்புகள் சுற்றுப்புற RFEH மற்றும் WPT (படம் 5) இடையே வேறுபடுத்தும் முக்கிய அளவுருக்கள் ஆகும். இரண்டு பயன்பாடுகளிலும் பரப்புதல் ஊடகம் தெரியவில்லை மற்றும் பெறப்பட்ட அலையில் அதன் விளைவைக் கருத்தில் கொள்ள வேண்டும், கடத்தும் ஆண்டெனாவின் அறிவைப் பயன்படுத்திக் கொள்ளலாம். இந்த பிரிவில் விவாதிக்கப்பட்ட முக்கிய அளவுருக்கள் மற்றும் RFEH மற்றும் WPT க்கு அவற்றின் பொருந்தக்கூடிய தன்மையை அட்டவணை 3 அடையாளம் காட்டுகிறது.
படம் 5
1. இயக்கம் மற்றும் ஆதாயம்
பெரும்பாலான RFEH மற்றும் WPT பயன்பாடுகளில், கலெக்டருக்கு சம்பவ கதிர்வீச்சின் திசை தெரியாது என்றும் லைன்-ஆஃப்-சைட் (LoS) பாதை இல்லை என்றும் கருதப்படுகிறது. இந்த வேலையில், டிரான்ஸ்மிட்டருக்கும் ரிசீவருக்கும் இடையே உள்ள முக்கிய மடல் சீரமைப்பிலிருந்து சுயாதீனமாக, அறியப்படாத மூலத்திலிருந்து பெறப்பட்ட சக்தியை அதிகரிக்க பல ஆண்டெனா வடிவமைப்புகள் மற்றும் இடங்கள் ஆராயப்பட்டன.
சுற்றுச்சூழலுக்கான RFEH ரெக்டெனாக்களில் சர்வ திசை ஆண்டெனாக்கள் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. இலக்கியத்தில், ஆண்டெனாவின் நோக்குநிலையைப் பொறுத்து PSD மாறுபடும். இருப்பினும், சக்தியின் மாறுபாடு விளக்கப்படவில்லை, எனவே இந்த மாறுபாடு ஆண்டெனாவின் கதிர்வீச்சு வடிவத்தால் ஏற்பட்டதா அல்லது துருவமுனைப்பு பொருத்தமின்மையால் ஏற்பட்டதா என்பதை தீர்மானிக்க முடியாது.
RFEH பயன்பாடுகளுக்கு கூடுதலாக, குறைந்த RF சக்தி அடர்த்தியின் சேகரிப்பு திறனை மேம்படுத்த அல்லது பரப்புதல் இழப்புகளை சமாளிக்க மைக்ரோவேவ் WPT க்காக அதிக-ஆதாய திசை ஆண்டெனாக்கள் மற்றும் அணிவரிசைகள் பரவலாக அறிவிக்கப்பட்டுள்ளன. Yagi-Uda rectenna வரிசைகள், bowtie வரிசைகள், சுழல் வரிசைகள், இறுக்கமாக இணைக்கப்பட்ட Vivaldi வரிசைகள், CPW CP வரிசைகள் மற்றும் பேட்ச் வரிசைகள் ஆகியவை ஒரு குறிப்பிட்ட பகுதியின் கீழ் சம்பவ சக்தி அடர்த்தியை அதிகரிக்கக்கூடிய அளவிடக்கூடிய ரெக்டென்னா செயலாக்கங்களில் அடங்கும். ஆன்டெனா ஆதாயத்தை மேம்படுத்துவதற்கான மற்ற அணுகுமுறைகளில் மைக்ரோவேவ் மற்றும் மில்லிமீட்டர் அலை அலைவரிசைகளில் அடி மூலக்கூறு ஒருங்கிணைந்த அலை வழிகாட்டி (SIW) தொழில்நுட்பம் அடங்கும், இது WPTக்கு குறிப்பிட்டது. இருப்பினும், உயர்-ஆதாய ரெக்டெனாக்கள் குறுகிய பீம்வித்த்களால் வகைப்படுத்தப்படுகின்றன, இது தன்னிச்சையான திசைகளில் அலைகளின் வரவேற்பை திறனற்றதாக ஆக்குகிறது. ஆன்டெனா உறுப்புகள் மற்றும் துறைமுகங்களின் எண்ணிக்கை மீதான விசாரணைகள், சுற்றுப்புற RFEH இல் முப்பரிமாண தன்னிச்சையான நிகழ்வுகளை அனுமானித்து அதிக அறுவடை சக்தியுடன் தொடர்புடையதாக இல்லை என்று முடிவு செய்தன; நகர்ப்புற சூழல்களில் கள அளவீடுகள் மூலம் இது சரிபார்க்கப்பட்டது. அதிக ஆதாய வரிசைகளை WPT பயன்பாடுகளுக்கு மட்டுப்படுத்தலாம்.
உயர்-ஆதாய ஆண்டெனாக்களின் பலன்களை தன்னிச்சையான RFEHகளுக்கு மாற்ற, பேக்கேஜிங் அல்லது லேஅவுட் தீர்வுகள் வழிகாட்டுதல் சிக்கலைச் சமாளிக்கப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. இரண்டு திசைகளில் சுற்றுப்புற Wi-Fi RFEH களில் இருந்து ஆற்றலை அறுவடை செய்ய இரட்டை-பேட்ச் ஆண்டெனா ரிஸ்ட்பேண்ட் முன்மொழியப்பட்டது. சுற்றுப்புற செல்லுலார் RFEH ஆண்டெனாக்கள் 3D பெட்டிகளாகவும் வடிவமைக்கப்பட்டு, அமைப்புப் பகுதியைக் குறைக்கவும், பல திசை அறுவடையை செயல்படுத்தவும் வெளிப்புற பரப்புகளில் அச்சிடப்பட்ட அல்லது ஒட்டப்பட்டிருக்கும். க்யூபிக் ரெக்டெனா கட்டமைப்புகள் சுற்றுப்புற RFEH களில் ஆற்றல் வரவேற்பின் அதிக நிகழ்தகவை வெளிப்படுத்துகின்றன.
2.4 GHz, 4 × 1 வரிசைகளில் WPT ஐ மேம்படுத்த, துணை ஒட்டுண்ணி இணைப்பு கூறுகள் உட்பட, பீம்வித்த்தை அதிகரிக்க ஆண்டெனா வடிவமைப்பிற்கான மேம்பாடுகள் செய்யப்பட்டன. பல பீம் பகுதிகளுடன் கூடிய 6 GHz மெஷ் ஆண்டெனாவும் முன்மொழியப்பட்டது, இது ஒரு துறைமுகத்திற்கு பல கற்றைகளைக் காட்டுகிறது. மல்டி-போர்ட், மல்டி-ரெக்டிஃபையர் மேற்பரப்பு ரெக்டெனாக்கள் மற்றும் ஓம்னிடிரக்ஷனல் கதிர்வீச்சு வடிவங்களைக் கொண்ட ஆற்றல் அறுவடை ஆண்டெனாக்கள் பல-திசை மற்றும் பல-துருவப்படுத்தப்பட்ட RFEH க்காக முன்மொழியப்பட்டுள்ளன. பீம்ஃபார்மிங் மெட்ரிக்குகள் மற்றும் மல்டி-போர்ட் ஆண்டெனா வரிசைகள் கொண்ட மல்டி-ரெக்டிஃபையர்களும் அதிக லாபம், பல திசை ஆற்றல் அறுவடைக்கு முன்மொழியப்பட்டுள்ளன.
சுருக்கமாக, குறைந்த RF அடர்த்தியிலிருந்து பெறப்படும் சக்தியை மேம்படுத்த அதிக ஆதாய ஆண்டெனாக்கள் விரும்பப்படுகின்றன, டிரான்ஸ்மிட்டர் திசை தெரியாத பயன்பாடுகளில் (எ.கா., சுற்றுப்புற RFEH அல்லது WPT தெரியாத பரவல் சேனல்கள் மூலம்) அதிக திசை ரிசீவர்கள் சிறந்ததாக இருக்காது. இந்த வேலையில், பல திசை உயர்-ஆதாய WPT மற்றும் RFEH க்கு பல மல்டி-பீம் அணுகுமுறைகள் முன்மொழியப்பட்டுள்ளன.
2. ஆண்டெனா துருவப்படுத்தல்
ஆண்டெனா துருவமுனைப்பு என்பது ஆண்டெனா பரவல் திசையுடன் தொடர்புடைய மின்சார புல திசையன்களின் இயக்கத்தை விவரிக்கிறது. முக்கிய லோப் திசைகள் சீரமைக்கப்பட்டாலும், துருவமுனைப்பு பொருத்தமின்மை ஆண்டெனாக்களுக்கு இடையே பரிமாற்றம்/வரவேற்பைக் குறைக்க வழிவகுக்கும். எடுத்துக்காட்டாக, செங்குத்து LP ஆண்டெனா பரிமாற்றத்திற்கு பயன்படுத்தப்பட்டால் மற்றும் கிடைமட்ட LP ஆண்டெனா வரவேற்புக்கு பயன்படுத்தப்பட்டால், எந்த சக்தியும் பெறப்படாது. இந்த பிரிவில், வயர்லெஸ் வரவேற்பு செயல்திறனை அதிகரிப்பதற்கும், துருவமுனைப்பு பொருந்தாத இழப்புகளைத் தவிர்ப்பதற்குமான முறைகள் மதிப்பாய்வு செய்யப்படுகின்றன. துருவமுனைப்பு தொடர்பான முன்மொழியப்பட்ட ரெக்டென்னா கட்டமைப்பின் சுருக்கம் படம் 6 இல் கொடுக்கப்பட்டுள்ளது மற்றும் ஒரு எடுத்துக்காட்டு SoA அட்டவணை 4 இல் கொடுக்கப்பட்டுள்ளது.
படம் 6
செல்லுலார் தகவல்தொடர்புகளில், பேஸ் ஸ்டேஷன்கள் மற்றும் மொபைல் ஃபோன்களுக்கு இடையே நேரியல் துருவமுனைப்பு சீரமைப்பை அடைய வாய்ப்பில்லை, எனவே பேஸ் ஸ்டேஷன் ஆண்டெனாக்கள் துருவமுனைப்பு பொருந்தாத இழப்புகளைத் தவிர்ப்பதற்காக இரட்டை-துருவப்படுத்தப்பட்ட அல்லது பல-துருவப்படுத்தப்பட்டதாக வடிவமைக்கப்பட்டுள்ளன. இருப்பினும், மல்டிபாத் விளைவுகளால் எல்பி அலைகளின் துருவமுனைப்பு மாறுபாடு தீர்க்கப்படாத சிக்கலாகவே உள்ளது. பல துருவ மொபைல் அடிப்படை நிலையங்களின் அனுமானத்தின் அடிப்படையில், செல்லுலார் RFEH ஆண்டெனாக்கள் LP ஆண்டெனாக்களாக வடிவமைக்கப்பட்டுள்ளன.
CP ரெக்டெனாக்கள் முக்கியமாக WPT இல் பயன்படுத்தப்படுகின்றன, ஏனெனில் அவை பொருந்தாத தன்மையை ஒப்பீட்டளவில் எதிர்க்கின்றன. CP ஆண்டெனாக்கள் CP கதிர்வீச்சை அதே சுழற்சி திசையுடன் (இடது கை அல்லது வலது கை CP) சக்தி இழப்பு இல்லாமல் அனைத்து LP அலைகளுக்கும் கூடுதலாகப் பெற முடியும். எப்படியிருந்தாலும், CP ஆண்டெனா கடத்துகிறது மற்றும் LP ஆண்டெனா 3 dB இழப்புடன் (50% சக்தி இழப்பு) பெறுகிறது. சிபி ரெக்டெனாக்கள் 900 மெகா ஹெர்ட்ஸ் மற்றும் 2.4 ஜிகாஹெர்ட்ஸ் மற்றும் 5.8 ஜிகாஹெர்ட்ஸ் தொழில்துறை, அறிவியல் மற்றும் மருத்துவ பட்டைகள் மற்றும் மில்லிமீட்டர் அலைகளுக்கு ஏற்றதாக இருப்பதாக தெரிவிக்கப்பட்டுள்ளது. தன்னிச்சையாக துருவப்படுத்தப்பட்ட அலைகளின் RFEH இல், துருவமுனைப்பு பன்முகத்தன்மை துருவமுனைப்பு பொருந்தாத இழப்புகளுக்கு சாத்தியமான தீர்வாகும்.
மல்டி-போலரைசேஷன் என்றும் அழைக்கப்படும் முழு துருவமுனைப்பு, துருவமுனைப்பு பொருத்தமின்மை இழப்புகளை முற்றிலுமாக சமாளிக்க முன்மொழியப்பட்டது, இது CP மற்றும் LP அலைகள் இரண்டையும் சேகரிப்பதை செயல்படுத்துகிறது, இதில் இரண்டு இரட்டை துருவப்படுத்தப்பட்ட ஆர்த்தோகனல் LP கூறுகள் அனைத்து LP மற்றும் CP அலைகளையும் திறம்படப் பெறுகின்றன. இதை விளக்குவதற்கு, செங்குத்து மற்றும் கிடைமட்ட நிகர மின்னழுத்தங்கள் (VV மற்றும் VH) துருவமுனைப்பு கோணத்தைப் பொருட்படுத்தாமல் நிலையானதாக இருக்கும்:
CP மின்காந்த அலை "E" மின்சார புலம், இதில் இரண்டு முறை (ஒரு யூனிட்டிற்கு ஒரு முறை) சக்தி சேகரிக்கப்படுகிறது, இதன் மூலம் CP கூறுகளை முழுமையாகப் பெற்று 3 dB துருவமுனைப்பு பொருந்தாத இழப்பை சமாளிக்கிறது:
இறுதியாக, DC கலவையின் மூலம், தன்னிச்சையான துருவமுனைப்பு நிகழ்வு அலைகளைப் பெறலாம். முழுமையாக துருவப்படுத்தப்பட்ட ரெக்டெனாவின் வடிவவியலை படம் 7 காட்டுகிறது.
படம் 7
சுருக்கமாக, பிரத்யேக மின்சாரம் கொண்ட WPT பயன்பாடுகளில், CP விரும்பப்படுகிறது, ஏனெனில் இது ஆண்டெனாவின் துருவமுனைப்பு கோணத்தைப் பொருட்படுத்தாமல் WPT செயல்திறனை மேம்படுத்துகிறது. மறுபுறம், பல-மூல கையகப்படுத்துதலில், குறிப்பாக சுற்றுப்புற மூலங்களிலிருந்து, முழு துருவப்படுத்தப்பட்ட ஆண்டெனாக்கள் சிறந்த ஒட்டுமொத்த வரவேற்பு மற்றும் அதிகபட்ச பெயர்வுத்திறனை அடைய முடியும்; RF அல்லது DC இல் முழுமையாக துருவப்படுத்தப்பட்ட சக்தியை இணைக்க பல-போர்ட்/மல்டி-ரெக்டிஃபையர் கட்டமைப்புகள் தேவை.
சுருக்கம்
RFEH மற்றும் WPTக்கான ஆண்டெனா வடிவமைப்பின் சமீபத்திய முன்னேற்றத்தை இந்தக் கட்டுரை மதிப்பாய்வு செய்கிறது, மேலும் முந்தைய இலக்கியங்களில் முன்மொழியப்படாத RFEH மற்றும் WPTக்கான ஆண்டெனா வடிவமைப்பின் நிலையான வகைப்பாட்டை முன்மொழிகிறது. உயர் RF-க்கு-DC செயல்திறனை அடைவதற்கான மூன்று அடிப்படை ஆண்டெனா தேவைகள் பின்வருமாறு அடையாளம் காணப்பட்டுள்ளன:
1. ஆர்வமுள்ள RFEH மற்றும் WPT பேண்டுகளுக்கான ஆண்டெனா ரெக்டிஃபையர் மின்மறுப்பு அலைவரிசை;
2. ஒரு பிரத்யேக ஊட்டத்தில் இருந்து WPT இல் டிரான்ஸ்மிட்டர் மற்றும் ரிசீவர் இடையே முக்கிய மடல் சீரமைப்பு;
3. கோணம் மற்றும் நிலையைப் பொருட்படுத்தாமல் ரெக்டெனாவிற்கும் சம்பவ அலைக்கும் இடையே துருவமுனைப்பு பொருத்தம்.
மின்மறுப்பின் அடிப்படையில், ரெக்டெனாக்கள் 50Ω மற்றும் ரெக்டிஃபையர் கான்ஜுகேட் ரெக்டெனாக்கள் என வகைப்படுத்தப்படுகின்றன, வெவ்வேறு பட்டைகள் மற்றும் சுமைகளுக்கு இடையே மின்மறுப்பு பொருத்தம் மற்றும் ஒவ்வொரு பொருந்தும் முறையின் செயல்திறன் ஆகியவற்றில் கவனம் செலுத்துகிறது.
SoA ரெக்டெனாக்களின் கதிர்வீச்சு பண்புகள் இயக்கம் மற்றும் துருவமுனைப்பின் கண்ணோட்டத்தில் மதிப்பாய்வு செய்யப்பட்டுள்ளன. குறுகிய கற்றை அகலத்தை கடக்க பீம்ஃபார்மிங் மற்றும் பேக்கேஜிங் மூலம் ஆதாயத்தை மேம்படுத்துவதற்கான முறைகள் விவாதிக்கப்படுகின்றன. இறுதியாக, WPT மற்றும் RFEH க்கான துருவமுனைப்பு-சுயாதீனமான வரவேற்பை அடைய பல்வேறு செயலாக்கங்களுடன், WPTக்கான CP ரெக்டெனாக்கள் மதிப்பாய்வு செய்யப்படுகின்றன.
ஆண்டெனாக்கள் பற்றி மேலும் அறிய, செல்க:
இடுகை நேரம்: ஆகஸ்ட்-16-2024
