Designatio Coniuncta Antennae et Rectificatoris
Proprietas rectennarum quae topologiam EG in Figura 2 sequuntur est ut antenna directe rectificatori aptetur, potius quam normae 50Ω, quae circuitum aptationis ad rectificatorem potentiandum vel minuendum vel eliminandum requirit. Haec sectio commoda rectennarum SoA cum antennis non-50Ω et rectennarum sine retibus aptationis pertractat.
1. Antennae Electrice Parvae
Antennae anulares resonantes LC late adhibitae sunt in applicationibus ubi magnitudo systematis critica est. Ad frequentias infra 1 GHz, longitudo undae potest efficere ut antennae elementorum distributorum ordinariae plus spatii occupent quam magnitudo tota systematis, et applicationes sicut transceptores plene integrati pro implantationibus corporis praecipue utilitatem capiunt ex usu antennarum electrice parvarum pro WPT.
Alta impedantia inductiva antennae parvae (prope resonantiam) adhiberi potest ad rectificatorem directe vel cum reti capacitivo adaptationis in chip additionali copulando. Antennae electrice parvae in WPT cum LP et CP infra 1 GHz utens antennis dipolicis Huygens relatae sunt, cum ka=0.645, dum ka=5.91 in dipolis normalibus (ka=2πr/λ0).
2. Antenna rectificatoria coniugata
Typica impedantia ingressus diodi valde capacitiva est, itaque antenna inductiva requiritur ad impedantiam coniugatam consequendam. Ob impedantiam capacitivam microplagulae, antennae inductivae altae impedantiae late in pittaciis RFID adhibitae sunt. Antennae dipolae nuper in usu inter antennas RFID impedantiae complexae factae sunt, exhibentes impedantiam magnam (resistentiam et reactantiam) prope frequentiam resonantiam.
Antennae dipolares inductivae ad accommodandam capacitatem magnam rectificatoris in banda frequentiae desiderata adhibitae sunt. In antenna dipolari complicata, linea duplex brevis (plicatura dipolaris) fungitur ut transformator impedantiae, permittens designum antennae impedantiae altissimae. Aliter, alimentatio polarisationis efficit ut reactantia inductiva necnon impedantia actualis augeatur. Elementa dipolaria polarizata multiplicia cum stipitibus radialibus inaequalibus formae arcus formatae antennam duplicem latam bandam altae impedantiae format. Figura 4 quasdam antennas rectificatoris coniugatas relatas ostendit.
Figura IV
Proprietates radiationis in RFEH et WPT
In exemplo Friis, potentia PRX ab antenna ad distantiam d a transmittente accepta est functio directa amplificationum receptoris et transmittentis (GRX, GTX).
Directivitas et polarizatio lobi principalis antennae directe afficiunt quantitatem potentiae ex unda incidente collectae. Proprietates radiationis antennae sunt parametri clavis qui inter RFEH ambientem et WPT distinguunt (Figura 5). Quamquam in utraque applicatione medium propagationis ignotum esse potest et effectus eius in undam receptam considerandus est, cognitio antennae transmittentis adhiberi potest. Tabula 3 parametros clavis in hac sectione tractatos et eorum applicabilitatem ad RFEH et WPT identificat.
Figura V
1. Directivitas et Lucrum
In plerisque applicationibus RFEH et WPT, supponitur collectorem directionem radiationis incidentis nescire et nullam viam secundum lineam visus (LoS) exstare. In hoc opere, varia consilia et situs antennarum investigata sunt ad potentiam receptam ex fonte ignoto maximizandam, independenter ab ordinatione lobi principalis inter transmittorem et receptorem.
Antennae omnidirectionales late in rectennis RFEH environmentalibus adhibitae sunt. In litteris, PSD variat secundum orientationem antennae. Attamen variatio potentiae nondum explicata est, ita non licet determinare utrum variatio debeatur figurae radiationis antennae an discrepantiae polarizationis.
Praeter applicationes RFEH, antennae directionales et series magnae amplificationis late relatae sunt pro WPT microundarum ad efficientiam collectionis densitatis potentiae RF humilis emendandam vel ad damna propagationis superanda. Series Yagi-Uda rectennae, series bowtie, series spirales, series Vivaldi arcte coniunctae, series CPW CP, et series patch inter implementationes rectennae scalabiles sunt quae densitatem potentiae incidentis sub certa area maximizare possunt. Aliae rationes ad amplificationem antennae includunt technologiam substrati integrati undarum (SIW) in fasciis undarum microundarum et millimetricarum, specificam WPT. Attamen, rectennae magnae amplificationis angusta latitudine fasciculi notantur, receptionem undarum in directionibus arbitrariis inefficacem reddentes. Investigationes in numerum elementorum antennarum et portuum concluserunt directivitatem maiorem non respondere potentiae collectae maiori in RFEH ambiente assumendo incidentiam tridimensionalem arbitrariam; hoc verificatum est per mensuras in campo in ambitu urbanis. Series magnae amplificationis ad applicationes WPT limitari possunt.
Ad utilitates antennarum magnae amplificationis ad RFEHs arbitrarias transferendas, solutiones involucri vel dispositionis adhibentur ad quaestionem directivitatis superandam. Armilla antennae dualis-saccatura proponitur ad energiam ex RFEHs Wi-Fi ambientibus in duas directiones colligendam. Antennae RFEH cellulares ambientales etiam ut capsae tridimensionales designantur et superficiebus externis imprimuntur vel adhaerent ad aream systematis reducendam et collectionem multidirectionalem efficiendam. Structurae rectennae cubicae probabilitatem maiorem receptionis energiae in RFEHs ambientibus exhibent.
Meliorationes designii antennarum ad latitudinem fasciculi augendam, elementis auxiliaribus parasiticis intertextis, factae sunt ad meliorem transmissionem ondensis (WPT) ad 2.4 GHz, in ordinibus 4 × 1, faciendam. Etiam antenna reticulata 6 GHz cum multis regionibus fasciculi proposita est, ostendens plures fasciculos per portum. Antennae superficiei rectennae multi-portales, multi-rectificatoriae, et antennae energiae colligentes cum exemplaribus radiationis omnidirectionalibus propositae sunt pro RFEH multi-directionali et multi-polarizata. Multi-rectificatores cum matricibus fasciculi formantibus et ordinibus antennarum multi-portalibus etiam propositi sunt ad energiae colligendam multi-directionalem et magni amplificationis.
Summa summarum, quamquam antennae magni amplificationis praeferuntur ad potentiam ex densitatibus RF parvis captam augendam, receptores valde directionales fortasse non sunt ideales in applicationibus ubi directio transmittoris ignota est (e.g., RFEH ambientis vel WPT per canales propagationis ignotos). In hoc opere, plures modi multi-fasciculi proponuntur pro WPT et RFEH multi-directionalibus magni amplificationis.
2. Polarizatio Antennae
Polarisatio antennae motum vectoris campi electrici respectu directionis propagationis antennae describit. Discrepantiae polarizationis ad transmissionem/receptionem inter antennas imminutam ducere possunt, etiam cum directiones lobi principalis alignatae sunt. Exempli gratia, si antenna verticalis LP ad transmissionem et horizontalis LP ad receptionem adhibetur, nulla potentia recipietur. In hac sectione, methodi relatae ad efficientiam receptionis sine filo maximizandam et damna discrepantiae polarizationis vitanda recensentur. Summarium architecturae rectennae propositae respectu polarizationis in Figura 6 et exemplum SoA in Tabula 4 datur.
Figura VI
In communicationibus cellularibus, congruentia polarizationis linearis inter stationes baseos et telephona mobilia vix obtineri potest, itaque antennae stationum baseos ita designantur ut sint dupliciter vel multipolarizatae ne iacturae propter discrepantiam polarizationis fiant. Attamen variatio polarizationis undarum LP propter effectus multipathiae manet problema insolutum. Fundatae in suppositione stationum baseos mobilium multipolarizatarum, antennae cellulares RFEH ut antennae LP designantur.
Recennae CP praecipue in WPT (Wi-Fixed Transmission Transmission) adhibentur, quia discrepantiae relative resistunt. Antennae CP radiationem CP eadem directione rotationis (CP sinistra vel dextra) praeter omnes undas LP sine iactura potentiae recipere possunt. Quoquo modo, antenna CP transmittit et antenna LP cum iactura 3 dB (50% iactura potentiae) recipit. Recennae CP idoneae esse dicuntur pro fasciis industrialibus, scientificis et medicis 900 MHz et 2.4 GHz et 5.8 GHz necnon undis millimetricis. In RFEH (Reflection and Hearing Electric) undarum arbitrarie polarizatarum, diversitas polarizationis solutionem potentialem pro iacturis discrepantiae polarizationis repraesentat.
Polarizatio plena, quae etiam multipolarizatio appellatur, proposita est ad damna ex discrepantia polarizationis omnino superanda, collectionem undarum CP et LP permittens, ubi duo elementa LP orthogonalia dupliciter polarizata effective omnes undas LP et CP recipiunt. Ad hoc illustrandum, tensiones verticales et horizontales netae (VV et VH) constantes manent, angulo polarizationis non obstante:
Campus electricus undae electromagneticae CP "E", ubi potentia bis colligitur (semel per unitatem), ita componentem CP plene recipiens et iacturam discrepantiae polarizationis 3 dB superans.
Denique, per combinationem continuam (DC), undae incidentes polarizationis arbitrariae recipi possunt. Figura 7 geometriam rectennae plene polarizatae relatae ostendit.
Figura VII
Summa summarum, in applicationibus WPT cum fontibus potentiae dedicatis, CP praefertur quia efficientiam WPT auget, angulo polarizationis antennae non obstante. Contra, in acquisitione multi-fontis, praesertim ex fontibus ambientibus, antennae plene polarizatae receptionem generalem meliorem et maximam portabilitatem consequi possunt; architecturae multi-portuum/multi-rectificatorum requiruntur ad potentiam plene polarizatam in RF vel DC coniungendam.
Summarium
Haec dissertatio progressum recentem in designio antennarum pro RFEH et WPT recenset, et classificationem consuetam designii antennarum pro RFEH et WPT proponit, quae in litteris prioribus non proposita est. Tria requisita fundamentalia antennarum ad efficientiam altam RF-ad-DC assequendam identificata sunt ut:
1. Latitudo impedantiae rectificatoris antennae pro fasciis RFEH et WPT quae interest;
2. Alignatio lobi principalis inter transmitter et receptorem in WPT ex fonte dedicato;
3. Congruentia polarizationis inter rectennam et undam incidentem, angulo et positione non obstante.
Secundum impedantiam, rectennae in rectennas 50Ω et rectennas rectificatoris coniugatas digeruntur, cum attentione ad adaptationem impedantiae inter diversas bandas et onera et ad efficientiam cuiusque methodi adaptationis.
Radiatio proprietatum rectennarum SoA ex prospectu directivitatis et polarizationis examinata est. Methodi ad amplificandum lucrum per formationem fasciculi et compactionem ad superandam angustam latitudinem fasciculi disputantur. Denique, rectennae CP pro WPT recensentur, una cum variis implementationibus ad receptionem polarizationis-independentem pro WPT et RFEH assequendam.
Ut plura de antennis discas, quaeso visita:
Tempus publicationis: XVI Augusti, MMXXIV
