ஆண்டெனா-ரெக்டிஃபையர் இணை வடிவமைப்பு
படம் 2 இல் உள்ள EG இடவியலைப் பின்பற்றும் ரெக்டெனாக்களின் சிறப்பியல்பு என்னவென்றால், ஆண்டெனா 50Ω தரநிலைக்கு பதிலாக ரெக்டிஃபையருடன் நேரடியாகப் பொருந்துகிறது, இது ரெக்டிஃபையரை இயக்குவதற்கு பொருந்தக்கூடிய சுற்றுகளைக் குறைக்க அல்லது நீக்க வேண்டும். இந்தப் பிரிவு 50Ω அல்லாத ஆண்டெனாக்கள் மற்றும் பொருந்தக்கூடிய நெட்வொர்க்குகள் இல்லாத ரெக்டெனாக்களைக் கொண்ட SoA ரெக்டெனாக்களின் நன்மைகளை மதிப்பாய்வு செய்கிறது.
1. மின்சார ரீதியாக சிறிய ஆண்டெனாக்கள்
LC ரெசோனன்ட் ரிங் ஆண்டெனாக்கள், கணினி அளவு முக்கியமானதாக இருக்கும் பயன்பாடுகளில் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. 1 GHz க்கும் குறைவான அதிர்வெண்களில், அலைநீளம் நிலையான விநியோகிக்கப்பட்ட உறுப்பு ஆண்டெனாக்கள் அமைப்பின் ஒட்டுமொத்த அளவை விட அதிக இடத்தை ஆக்கிரமிக்கக்கூடும், மேலும் உடல் உள்வைப்புகளுக்கான முழுமையாக ஒருங்கிணைக்கப்பட்ட டிரான்ஸ்ஸீவர்கள் போன்ற பயன்பாடுகள் WPT க்கு மின்சாரம் சார்ந்த சிறிய ஆண்டெனாக்களைப் பயன்படுத்துவதன் மூலம் குறிப்பாக பயனடைகின்றன.
சிறிய ஆண்டெனாவின் (அதிர்வுக்கு அருகில் உள்ள) உயர் தூண்டல் மின்மறுப்பு, ரெக்டிஃபையரை நேரடியாக இணைக்க அல்லது கூடுதல் ஆன்-சிப் கொள்ளளவு பொருத்த நெட்வொர்க்குடன் பயன்படுத்தப்படலாம். 1 GHz க்குக் கீழே உள்ள LP மற்றும் CP உடன் Huygens இருமுனை ஆண்டெனாக்களைப் பயன்படுத்தி WPT இல் மின்சார ரீதியாக சிறிய ஆண்டெனாக்கள் பதிவாகியுள்ளன, ka=0.645 உடன், சாதாரண இருமுனைகளில் ka=5.91 உடன் (ka=2πr/λ0).
2. ரெக்டிஃபையர் கான்ஜுகேட் ஆண்டெனா
ஒரு டையோடின் வழக்கமான உள்ளீட்டு மின்மறுப்பு அதிக கொள்ளளவு கொண்டது, எனவே இணை மின்மறுப்பை அடைய ஒரு தூண்டல் ஆண்டெனா தேவைப்படுகிறது. சிப்பின் கொள்ளளவு மின்மறுப்பு காரணமாக, உயர் மின்மறுப்பு தூண்டல் ஆண்டெனாக்கள் RFID குறிச்சொற்களில் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. இருமுனை ஆண்டெனாக்கள் சமீபத்தில் சிக்கலான மின்மறுப்பு RFID ஆண்டெனாக்களில் ஒரு போக்காக மாறியுள்ளன, அவற்றின் ஒத்ததிர்வு அதிர்வெண்ணுக்கு அருகில் அதிக மின்மறுப்பை (எதிர்ப்பு மற்றும் எதிர்வினை) வெளிப்படுத்துகின்றன.
வட்டி அதிர்வெண் பட்டையில் ரெக்டிஃபையரின் உயர் கொள்ளளவைப் பொருத்த தூண்டல் இருமுனை ஆண்டெனாக்கள் பயன்படுத்தப்பட்டுள்ளன. மடிந்த இருமுனை ஆண்டெனாவில், இரட்டை குறுகிய கோடு (இருமுனை மடிப்பு) ஒரு மின்மறுப்பு மின்மாற்றியாகச் செயல்படுகிறது, இது மிக அதிக மின்மறுப்பு ஆண்டெனாவின் வடிவமைப்பை அனுமதிக்கிறது. மாற்றாக, சார்பு ஊட்டுதல் தூண்டல் எதிர்வினை மற்றும் உண்மையான மின்மறுப்பை அதிகரிப்பதற்கு பொறுப்பாகும். பல சார்பு இருமுனை கூறுகளை சமநிலையற்ற வில்-டை ரேடியல் ஸ்டப்களுடன் இணைப்பது இரட்டை அகலக்கற்றை உயர் மின்மறுப்பு ஆண்டெனாவை உருவாக்குகிறது. படம் 4 சில அறிக்கையிடப்பட்ட ரெக்டிஃபையர் கான்ஜுகேட் ஆண்டெனாக்களைக் காட்டுகிறது.
படம் 4
RFEH மற்றும் WPT இல் கதிர்வீச்சு பண்புகள்
ஃப்ரைஸ் மாதிரியில், டிரான்ஸ்மிட்டரிலிருந்து d தொலைவில் ஆண்டெனாவால் பெறப்படும் பவர் PRX, ரிசீவர் மற்றும் டிரான்ஸ்மிட்டர் ஆதாயங்களின் நேரடி செயல்பாடாகும் (GRX, GTX).
ஆண்டெனாவின் முக்கிய லோப் டைரக்டிவிட்டி மற்றும் துருவமுனைப்பு, சம்பவ அலையிலிருந்து சேகரிக்கப்படும் சக்தியின் அளவை நேரடியாக பாதிக்கிறது. ஆண்டெனா கதிர்வீச்சு பண்புகள் சுற்றுப்புற RFEH மற்றும் WPT க்கு இடையில் வேறுபடும் முக்கிய அளவுருக்கள் ஆகும் (படம் 5). இரண்டு பயன்பாடுகளிலும் பரவல் ஊடகம் தெரியவில்லை மற்றும் பெறப்பட்ட அலையின் மீதான அதன் விளைவைக் கருத்தில் கொள்ள வேண்டும் என்றாலும், கடத்தும் ஆண்டெனாவைப் பற்றிய அறிவைப் பயன்படுத்திக் கொள்ளலாம். அட்டவணை 3 இந்தப் பிரிவில் விவாதிக்கப்பட்ட முக்கிய அளவுருக்களையும் RFEH மற்றும் WPT க்கு அவற்றின் பொருந்தக்கூடிய தன்மையையும் அடையாளம் காட்டுகிறது.
படம் 5
1. வழிகாட்டுதல் மற்றும் ஆதாயம்
பெரும்பாலான RFEH மற்றும் WPT பயன்பாடுகளில், சேகரிப்பாளருக்கு நிகழ்வு கதிர்வீச்சின் திசை தெரியாது என்றும், பார்வைக் கோடு (LoS) பாதை இல்லை என்றும் கருதப்படுகிறது. இந்த வேலையில், டிரான்ஸ்மிட்டருக்கும் ரிசீவருக்கும் இடையிலான முக்கிய லோப் சீரமைப்பைப் பொருட்படுத்தாமல், அறியப்படாத மூலத்திலிருந்து பெறப்பட்ட சக்தியை அதிகரிக்க பல ஆண்டெனா வடிவமைப்புகள் மற்றும் இடங்கள் ஆராயப்பட்டுள்ளன.
சுற்றுச்சூழல் RFEH ரெக்டெனாக்களில் சர்வ திசை ஆண்டெனாக்கள் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. இலக்கியத்தில், PSD ஆண்டெனாவின் நோக்குநிலையைப் பொறுத்து மாறுபடும். இருப்பினும், சக்தியின் மாறுபாடு விளக்கப்படவில்லை, எனவே மாறுபாடு ஆண்டெனாவின் கதிர்வீச்சு வடிவத்தால் ஏற்பட்டதா அல்லது துருவமுனைப்பு பொருத்தமின்மையால் ஏற்பட்டதா என்பதை தீர்மானிக்க முடியாது.
RFEH பயன்பாடுகளுக்கு கூடுதலாக, குறைந்த RF சக்தி அடர்த்தியின் சேகரிப்பு செயல்திறனை மேம்படுத்த அல்லது பரவல் இழப்புகளை சமாளிக்க மைக்ரோவேவ் WPT க்காக உயர்-ஆதாய திசை ஆண்டெனாக்கள் மற்றும் வரிசைகள் பரவலாகப் புகாரளிக்கப்பட்டுள்ளன. யாகி-உடா ரெக்டென்னா வரிசைகள், போவ்டை வரிசைகள், சுழல் வரிசைகள், இறுக்கமாக இணைக்கப்பட்ட விவால்டி வரிசைகள், CPW CP வரிசைகள் மற்றும் பேட்ச் வரிசைகள் ஆகியவை ஒரு குறிப்பிட்ட பகுதியின் கீழ் நிகழ்வு சக்தி அடர்த்தியை அதிகரிக்கக்கூடிய அளவிடக்கூடிய ரெக்டென்னா செயல்படுத்தல்களில் அடங்கும். ஆண்டெனா ஆதாயத்தை மேம்படுத்துவதற்கான பிற அணுகுமுறைகளில் WPT க்கு குறிப்பிட்ட மைக்ரோவேவ் மற்றும் மில்லிமீட்டர் அலை பட்டைகளில் அடி மூலக்கூறு ஒருங்கிணைந்த அலை வழிகாட்டி (SIW) தொழில்நுட்பம் அடங்கும். இருப்பினும், அதிக-ஆதாய ரெக்டென்னாக்கள் குறுகிய பீம் அகலங்களால் வகைப்படுத்தப்படுகின்றன, இது தன்னிச்சையான திசைகளில் அலைகளை வரவேற்பதை திறமையற்றதாக ஆக்குகிறது. ஆண்டெனா கூறுகள் மற்றும் போர்ட்களின் எண்ணிக்கையைப் பற்றிய விசாரணைகள், சுற்றுப்புற RFEH இல் அதிக அறுவடை செய்யப்பட்ட சக்தியுடன் அதிக இயக்கம் ஒத்துப்போவதில்லை என்று முடிவு செய்தன, முப்பரிமாண தன்னிச்சையான நிகழ்வுகளை கருதி; இது நகர்ப்புற சூழல்களில் புல அளவீடுகளால் சரிபார்க்கப்பட்டது. அதிக-ஆதாய வரிசைகள் WPT பயன்பாடுகளுக்கு மட்டுப்படுத்தப்படலாம்.
அதிக லாபம் தரும் ஆண்டெனாக்களின் நன்மைகளை தன்னிச்சையான RFEH களுக்கு மாற்ற, பேக்கேஜிங் அல்லது தளவமைப்பு தீர்வுகள் திசை சிக்கலை சமாளிக்க பயன்படுத்தப்படுகின்றன. சுற்றுப்புற Wi-Fi RFEH களில் இருந்து இரண்டு திசைகளில் ஆற்றலை அறுவடை செய்ய இரட்டை-பேட்ச் ஆண்டெனா மணிக்கட்டு பட்டை முன்மொழியப்பட்டுள்ளது. சுற்றுப்புற செல்லுலார் RFEH ஆண்டெனாக்கள் 3D பெட்டிகளாகவும் வடிவமைக்கப்பட்டுள்ளன, மேலும் அவை கணினி பகுதியைக் குறைத்து பல திசை அறுவடையை செயல்படுத்த வெளிப்புற மேற்பரப்புகளில் அச்சிடப்படுகின்றன அல்லது ஒட்டப்படுகின்றன. கனசதுர ரெக்டென்னா கட்டமைப்புகள் சுற்றுப்புற RFEH களில் ஆற்றல் வரவேற்புக்கான அதிக நிகழ்தகவை வெளிப்படுத்துகின்றன.
துணை ஒட்டுண்ணி இணைப்பு கூறுகள் உட்பட, பீம் அகலத்தை அதிகரிக்க ஆண்டெனா வடிவமைப்பில் மேம்பாடுகள் செய்யப்பட்டன, அவை 2.4 GHz, 4 × 1 வரிசைகளில் WPT ஐ மேம்படுத்தும். பல பீம் பகுதிகளைக் கொண்ட 6 GHz மெஷ் ஆண்டெனாவும் முன்மொழியப்பட்டது, இது ஒரு போர்ட்டுக்கு பல பீம்களைக் காட்டுகிறது. பல-துறை மற்றும் பல-துருவப்படுத்தப்பட்ட RFEH க்கு, பல-துறை, பல-திருத்தி மேற்பரப்பு ரெக்டெனாக்கள் மற்றும் சர்வ திசை கதிர்வீச்சு வடிவங்களைக் கொண்ட ஆற்றல் அறுவடை ஆண்டெனாக்கள் முன்மொழியப்பட்டுள்ளன. பீம்ஃபார்மிங் மேட்ரிக்ஸ்கள் மற்றும் பல-துறை ஆண்டெனா வரிசைகளைக் கொண்ட பல-திருத்திகளும் அதிக-ஆதாய, பல-திசை ஆற்றல் அறுவடைக்கு முன்மொழியப்பட்டுள்ளன.
சுருக்கமாக, குறைந்த RF அடர்த்திகளிலிருந்து அறுவடை செய்யப்படும் சக்தியை மேம்படுத்த அதிக-ஆதாய ஆண்டெனாக்கள் விரும்பப்படுகின்றன என்றாலும், டிரான்ஸ்மிட்டர் திசை தெரியாத பயன்பாடுகளில் (எ.கா., சுற்றுப்புற RFEH அல்லது தெரியாத பரவல் சேனல்கள் வழியாக WPT) அதிக திசை பெறுநர்கள் சிறந்ததாக இருக்காது. இந்த வேலையில், பல-திசை உயர்-ஆதாய WPT மற்றும் RFEH க்கு பல பல-பீம் அணுகுமுறைகள் முன்மொழியப்பட்டுள்ளன.
2. ஆண்டெனா துருவப்படுத்தல்
ஆண்டெனா துருவப்படுத்தல் என்பது ஆண்டெனா பரவல் திசையுடன் தொடர்புடைய மின்சார புல திசையனின் இயக்கத்தை விவரிக்கிறது. முக்கிய லோப் திசைகள் சீரமைக்கப்பட்டிருந்தாலும் கூட, துருவப்படுத்தல் பொருத்தமின்மைகள் ஆண்டெனாக்களுக்கு இடையில் பரிமாற்றம்/வரவேற்பைக் குறைக்க வழிவகுக்கும். எடுத்துக்காட்டாக, பரிமாற்றத்திற்கு செங்குத்து LP ஆண்டெனாவும், வரவேற்புக்கு கிடைமட்ட LP ஆண்டெனாவும் பயன்படுத்தப்பட்டால், எந்த சக்தியும் பெறப்படாது. இந்தப் பிரிவில், வயர்லெஸ் வரவேற்பு செயல்திறனை அதிகரிப்பதற்கும் துருவப்படுத்தல் பொருத்தமின்மை இழப்புகளைத் தவிர்ப்பதற்கும் அறிக்கையிடப்பட்ட முறைகள் மதிப்பாய்வு செய்யப்படுகின்றன. துருவப்படுத்தல் தொடர்பாக முன்மொழியப்பட்ட ரெக்டென்னா கட்டமைப்பின் சுருக்கம் படம் 6 இல் கொடுக்கப்பட்டுள்ளது மற்றும் அட்டவணை 4 இல் SoA இன் எடுத்துக்காட்டு கொடுக்கப்பட்டுள்ளது.
படம் 6
செல்லுலார் தகவல்தொடர்புகளில், அடிப்படை நிலையங்களுக்கும் மொபைல் போன்களுக்கும் இடையில் நேரியல் துருவமுனைப்பு சீரமைப்பு அடையப்படுவது சாத்தியமில்லை, எனவே துருவமுனைப்பு பொருத்தமின்மை இழப்புகளைத் தவிர்க்க அடிப்படை நிலைய ஆண்டெனாக்கள் இரட்டை-துருவமுனைப்பு அல்லது பல-துருவமுனைப்புடன் வடிவமைக்கப்பட்டுள்ளன. இருப்பினும், பல பாதை விளைவுகளால் LP அலைகளின் துருவமுனைப்பு மாறுபாடு தீர்க்கப்படாத சிக்கலாகவே உள்ளது. பல-துருவமுனைப்பு மொபைல் அடிப்படை நிலையங்களின் அனுமானத்தின் அடிப்படையில், செல்லுலார் RFEH ஆண்டெனாக்கள் LP ஆண்டெனாக்களாக வடிவமைக்கப்பட்டுள்ளன.
CP ரெக்டெனாக்கள் WPT-யில் முக்கியமாகப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன, ஏனெனில் அவை பொருத்தமின்மையை ஒப்பீட்டளவில் எதிர்க்கின்றன. CP ஆண்டெனாக்கள் அனைத்து LP அலைகளுக்கும் கூடுதலாக அதே சுழற்சி திசையில் (இடது கை அல்லது வலது கை CP) CP கதிர்வீச்சை சக்தி இழப்பு இல்லாமல் பெற முடியும். எப்படியிருந்தாலும், CP ஆண்டெனா கடத்துகிறது மற்றும் LP ஆண்டெனா 3 dB இழப்புடன் (50% மின் இழப்பு) பெறுகிறது. CP ரெக்டெனாக்கள் 900 MHz மற்றும் 2.4 GHz மற்றும் 5.8 GHz தொழில்துறை, அறிவியல் மற்றும் மருத்துவ பட்டைகள் மற்றும் மில்லிமீட்டர் அலைகளுக்கு ஏற்றதாக இருப்பதாகக் கூறப்படுகிறது. தன்னிச்சையாக துருவப்படுத்தப்பட்ட அலைகளின் RFEH-ல், துருவமுனைப்பு பன்முகத்தன்மை துருவமுனைப்பு பொருந்தாத இழப்புகளுக்கு ஒரு சாத்தியமான தீர்வைக் குறிக்கிறது.
முழு துருவமுனைப்பு, பல-துருவமுனைப்பு என்றும் அழைக்கப்படுகிறது, துருவமுனைப்பு பொருத்தமின்மை இழப்புகளை முற்றிலுமாக சமாளிக்க முன்மொழியப்பட்டுள்ளது, இது CP மற்றும் LP அலைகள் இரண்டையும் சேகரிக்க உதவுகிறது, அங்கு இரண்டு இரட்டை-துருவமுனைக்கப்பட்ட ஆர்த்தோகனல் LP கூறுகள் அனைத்து LP மற்றும் CP அலைகளையும் திறம்பட பெறுகின்றன. இதை விளக்குவதற்கு, துருவமுனைப்பு கோணத்தைப் பொருட்படுத்தாமல் செங்குத்து மற்றும் கிடைமட்ட நிகர மின்னழுத்தங்கள் (VV மற்றும் VH) மாறாமல் இருக்கும்:
CP மின்காந்த அலை "E" மின் புலம், இதில் மின்சாரம் இரண்டு முறை (ஒரு அலகிற்கு ஒரு முறை) சேகரிக்கப்படுகிறது, இதன் மூலம் CP கூறுகளை முழுமையாகப் பெற்று 3 dB துருவமுனைப்பு பொருத்தமின்மை இழப்பைக் கடக்கிறது:
இறுதியாக, DC சேர்க்கை மூலம், தன்னிச்சையான துருவமுனைப்பின் நிகழ்வு அலைகளைப் பெறலாம். படம் 7, அறிக்கையிடப்பட்ட முழுமையாக துருவப்படுத்தப்பட்ட ரெக்டென்னாவின் வடிவவியலைக் காட்டுகிறது.
படம் 7
சுருக்கமாக, பிரத்யேக மின் விநியோகங்களைக் கொண்ட WPT பயன்பாடுகளில், CP விரும்பப்படுகிறது, ஏனெனில் இது ஆண்டெனாவின் துருவமுனைப்பு கோணத்தைப் பொருட்படுத்தாமல் WPT செயல்திறனை மேம்படுத்துகிறது. மறுபுறம், பல-மூல கையகப்படுத்துதலில், குறிப்பாக சுற்றுப்புற மூலங்களிலிருந்து, முழுமையாக துருவப்படுத்தப்பட்ட ஆண்டெனாக்கள் சிறந்த ஒட்டுமொத்த வரவேற்பையும் அதிகபட்ச பெயர்வுத்திறனையும் அடைய முடியும்; RF அல்லது DC இல் முழுமையாக துருவப்படுத்தப்பட்ட சக்தியை இணைக்க பல-போர்ட்/மல்டி-ரெக்டிஃபையர் கட்டமைப்புகள் தேவைப்படுகின்றன.
சுருக்கம்
இந்த ஆய்வறிக்கை RFEH மற்றும் WPTக்கான ஆண்டெனா வடிவமைப்பில் சமீபத்திய முன்னேற்றத்தை மதிப்பாய்வு செய்கிறது, மேலும் முந்தைய இலக்கியங்களில் முன்மொழியப்படாத RFEH மற்றும் WPTக்கான ஆண்டெனா வடிவமைப்பின் நிலையான வகைப்பாட்டை முன்மொழிகிறது. அதிக RF-to-DC செயல்திறனை அடைவதற்கான மூன்று அடிப்படை ஆண்டெனா தேவைகள் பின்வருமாறு அடையாளம் காணப்பட்டுள்ளன:
1. ஆர்வமுள்ள RFEH மற்றும் WPT பட்டைகளுக்கான ஆண்டெனா ரெக்டிஃபையர் மின்மறுப்பு அலைவரிசை;
2. ஒரு பிரத்யேக ஊட்டத்திலிருந்து WPT இல் டிரான்ஸ்மிட்டருக்கும் ரிசீவருக்கும் இடையிலான முக்கிய மடல் சீரமைப்பு;
3. கோணம் மற்றும் நிலை எதுவாக இருந்தாலும், ரெக்டென்னாவிற்கும் சம்பவ அலைக்கும் இடையிலான துருவமுனைப்பு பொருத்தம்.
மின்மறுப்பின் அடிப்படையில், ரெக்டெனாக்கள் 50Ω மற்றும் ரெக்டிஃபையர் கான்ஜுகேட் ரெக்டெனாக்களாக வகைப்படுத்தப்படுகின்றன, வெவ்வேறு பட்டைகள் மற்றும் சுமைகளுக்கு இடையிலான மின்மறுப்பு பொருத்தம் மற்றும் ஒவ்வொரு பொருத்த முறையின் செயல்திறன் ஆகியவற்றில் கவனம் செலுத்துகின்றன.
SoA ரெக்டெனாக்களின் கதிர்வீச்சு பண்புகள் திசை மற்றும் துருவமுனைப்பு கண்ணோட்டத்தில் மதிப்பாய்வு செய்யப்பட்டுள்ளன. குறுகிய பீம் அகலத்தைக் கடக்க பீம்ஃபார்மிங் மற்றும் பேக்கேஜிங் மூலம் ஆதாயத்தை மேம்படுத்துவதற்கான முறைகள் விவாதிக்கப்படுகின்றன. இறுதியாக, WPT மற்றும் RFEH க்கான துருவமுனைப்பு-சுயாதீன வரவேற்பை அடைய பல்வேறு செயல்படுத்தல்களுடன், WPT க்கான CP ரெக்டெனாக்கள் மதிப்பாய்வு செய்யப்படுகின்றன.
ஆண்டெனாக்கள் பற்றி மேலும் அறிய, தயவுசெய்து இங்கு செல்க:
இடுகை நேரம்: ஆகஸ்ட்-16-2024
