অ্যান্টেনা-রেক্টিফায়ার সহ-নকশা
চিত্র ২-এ EG টপোলজি অনুসরণকারী রেক্টেনার বৈশিষ্ট্য হল যে অ্যান্টেনাটি 50Ω স্ট্যান্ডার্ডের পরিবর্তে সরাসরি রেক্টিফায়ারের সাথে মিলে যায়, যার জন্য রেক্টিফায়ারকে পাওয়ার জন্য ম্যাচিং সার্কিটকে কমিয়ে আনা বা বাদ দেওয়া প্রয়োজন। এই বিভাগটি 50Ω-বহির্ভূত অ্যান্টেনা এবং নেটওয়ার্ক ম্যাচিং ছাড়াই রেক্টেনার সুবিধাগুলি পর্যালোচনা করে।
১. বৈদ্যুতিকভাবে ছোট অ্যান্টেনা
LC রেজোন্যান্ট রিং অ্যান্টেনা ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়েছে যেখানে সিস্টেমের আকার অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ। 1 GHz এর কম ফ্রিকোয়েন্সিতে, তরঙ্গদৈর্ঘ্যের কারণে স্ট্যান্ডার্ড ডিস্ট্রিবিউটেড এলিমেন্ট অ্যান্টেনা সিস্টেমের সামগ্রিক আকারের চেয়ে বেশি জায়গা দখল করতে পারে এবং বডি ইমপ্লান্টের জন্য সম্পূর্ণরূপে সমন্বিত ট্রান্সসিভারের মতো অ্যাপ্লিকেশনগুলি WPT-এর জন্য বৈদ্যুতিকভাবে ছোট অ্যান্টেনা ব্যবহারের মাধ্যমে বিশেষভাবে উপকৃত হয়।
ছোট অ্যান্টেনার উচ্চ আবেশিক প্রতিবন্ধকতা (নিকটবর্তী অনুরণন) সরাসরি রেক্টিফায়ারকে সংযুক্ত করতে বা অতিরিক্ত অন-চিপ ক্যাপাসিটিভ ম্যাচিং নেটওয়ার্কের সাহায্যে ব্যবহার করা যেতে পারে। Huygens ডাইপোল অ্যান্টেনা ব্যবহার করে 1 GHz এর নিচে LP এবং CP সহ WPT-তে বৈদ্যুতিকভাবে ছোট অ্যান্টেনা রিপোর্ট করা হয়েছে, যেখানে ka=0.645, যেখানে স্বাভাবিক ডাইপোলে ka=5.91 (ka=2πr/λ0)।
2. রেকটিফায়ার কনজুগেট অ্যান্টেনা
একটি ডায়োডের সাধারণ ইনপুট ইম্পিডেন্স অত্যন্ত ক্যাপাসিটিভ, তাই কনজুগেট ইম্পিডেন্স অর্জনের জন্য একটি ইন্ডাকটিভ অ্যান্টেনার প্রয়োজন হয়। চিপের ক্যাপাসিটিভ ইম্পিডেন্সের কারণে, উচ্চ ইম্পিডেন্স ইন্ডাকটিভ অ্যান্টেনা RFID ট্যাগে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়েছে। ডাইপোল অ্যান্টেনা সম্প্রতি জটিল ইম্পিডেন্স RFID অ্যান্টেনার একটি প্রবণতা হয়ে উঠেছে, যা তাদের অনুরণন ফ্রিকোয়েন্সির কাছাকাছি উচ্চ ইম্পিডেন্স (প্রতিরোধ এবং বিক্রিয়া) প্রদর্শন করে।
ফ্রিকোয়েন্সি ব্যান্ড অফ ইন্টারেস্টে রেকটিফায়ারের উচ্চ ক্যাপাসিট্যান্সের সাথে মিল রাখার জন্য ইন্ডাকটিভ ডাইপোল অ্যান্টেনা ব্যবহার করা হয়েছে। একটি ভাঁজ করা ডাইপোল অ্যান্টেনায়, ডাবল শর্ট লাইন (ডাইপোল ফোল্ডিং) একটি ইম্পিডেন্স ট্রান্সফরমার হিসেবে কাজ করে, যা একটি অত্যন্ত উচ্চ ইম্পিডেন্স অ্যান্টেনার নকশা তৈরি করতে সাহায্য করে। বিকল্পভাবে, বায়াস ফিডিং প্রকৃত ইম্পিডেন্সের পাশাপাশি ইন্ডাক্টিভ রিঅ্যাক্ট্যান্স বৃদ্ধির জন্য দায়ী। ভারসাম্যহীন বো-টাই রেডিয়াল স্টাবগুলির সাথে একাধিক বায়াসড ডাইপোল উপাদানগুলিকে একত্রিত করলে একটি ডুয়াল ব্রডব্যান্ড হাই ইম্পিডেন্স অ্যান্টেনা তৈরি হয়। চিত্র 4 কিছু রিপোর্ট করা রেক্টিফায়ার কনজুগেট অ্যান্টেনা দেখায়।
চিত্র ৪
RFEH এবং WPT-তে বিকিরণ বৈশিষ্ট্য
ফ্রিস মডেলে, ট্রান্সমিটার থেকে d দূরত্বে একটি অ্যান্টেনা দ্বারা প্রাপ্ত পাওয়ার PRX হল রিসিভার এবং ট্রান্সমিটার লাভের (GRX, GTX) সরাসরি ফাংশন।
অ্যান্টেনার প্রধান লব নির্দেশিকা এবং মেরুকরণ সরাসরি ঘটনা তরঙ্গ থেকে সংগৃহীত শক্তির পরিমাণকে প্রভাবিত করে। অ্যান্টেনার বিকিরণ বৈশিষ্ট্যগুলি হল মূল পরামিতি যা পরিবেষ্টিত RFEH এবং WPT এর মধ্যে পার্থক্য করে (চিত্র 5)। যদিও উভয় প্রয়োগেই প্রচার মাধ্যম অজানা হতে পারে এবং প্রাপ্ত তরঙ্গের উপর এর প্রভাব বিবেচনা করা প্রয়োজন, প্রেরণকারী অ্যান্টেনার জ্ঞান কাজে লাগানো যেতে পারে। সারণি 3 এই বিভাগে আলোচিত মূল পরামিতিগুলি এবং RFEH এবং WPT এর ক্ষেত্রে তাদের প্রযোজ্যতা চিহ্নিত করে।
চিত্র ৫
১. নির্দেশনা এবং লাভ
বেশিরভাগ RFEH এবং WPT অ্যাপ্লিকেশনে, ধরে নেওয়া হয় যে সংগ্রাহক ঘটনা বিকিরণের দিক জানেন না এবং কোনও দৃষ্টিসীমা (LoS) পথ নেই। এই কাজে, ট্রান্সমিটার এবং রিসিভারের মধ্যে প্রধান লোব সারিবদ্ধতা নির্বিশেষে, অজানা উৎস থেকে প্রাপ্ত শক্তি সর্বাধিক করার জন্য একাধিক অ্যান্টেনার নকশা এবং স্থান নির্ধারণ তদন্ত করা হয়েছে।
পরিবেশগত RFEH রেক্টেনাগুলিতে সর্বমুখী অ্যান্টেনা ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়েছে। সাহিত্যে, অ্যান্টেনার ওরিয়েন্টেশনের উপর নির্ভর করে PSD পরিবর্তিত হয়। তবে, শক্তির তারতম্য ব্যাখ্যা করা হয়নি, তাই এটি নির্ধারণ করা সম্ভব নয় যে এই পরিবর্তনটি অ্যান্টেনার বিকিরণ প্যাটার্নের কারণে নাকি পোলারাইজেশনের অমিলের কারণে।
RFEH অ্যাপ্লিকেশন ছাড়াও, কম RF পাওয়ার ঘনত্বের সংগ্রহ দক্ষতা উন্নত করতে বা প্রচারের ক্ষতি কাটিয়ে উঠতে মাইক্রোওয়েভ WPT-এর জন্য উচ্চ-লাভ নির্দেশমূলক অ্যান্টেনা এবং অ্যারে ব্যাপকভাবে রিপোর্ট করা হয়েছে। Yagi-Uda রেক্টেনা অ্যারে, বাউটি অ্যারে, স্পাইরাল অ্যারে, শক্তভাবে সংযুক্ত ভিভালডি অ্যারে, CPW CP অ্যারে এবং প্যাচ অ্যারে হল স্কেলেবল রেক্টেনা বাস্তবায়নের মধ্যে যা একটি নির্দিষ্ট এলাকার অধীনে ঘটনার শক্তি ঘনত্ব সর্বাধিক করতে পারে। অ্যান্টেনা লাভ উন্নত করার অন্যান্য পদ্ধতির মধ্যে রয়েছে WPT-এর জন্য নির্দিষ্ট মাইক্রোওয়েভ এবং মিলিমিটার ওয়েভ ব্যান্ডে সাবস্ট্রেট ইন্টিগ্রেটেড ওয়েভগাইড (SIW) প্রযুক্তি। তবে, উচ্চ-লাভ রেক্টেনা সংকীর্ণ বিমউইথ দ্বারা চিহ্নিত করা হয়, যা ইচ্ছামত দিকে তরঙ্গ গ্রহণকে অদক্ষ করে তোলে। অ্যান্টেনা উপাদান এবং পোর্টের সংখ্যার তদন্তে এই সিদ্ধান্তে পৌঁছেছে যে উচ্চতর নির্দেশিকা ত্রিমাত্রিক ইচ্ছামত ঘটনা ধরে নিয়ে পরিবেষ্টিত RFEH-তে উচ্চতর সংগ্রহযোগ্য শক্তির সাথে সঙ্গতিপূর্ণ নয়; এটি শহুরে পরিবেশে ক্ষেত্র পরিমাপ দ্বারা যাচাই করা হয়েছিল। উচ্চ-লাভ অ্যারেগুলি WPT অ্যাপ্লিকেশনের মধ্যে সীমাবদ্ধ থাকতে পারে।
উচ্চ-লাভকারী অ্যান্টেনার সুবিধাগুলিকে অবাধ RFEH-তে স্থানান্তর করার জন্য, প্যাকেজিং বা লেআউট সমাধান ব্যবহার করা হয় ডাইরেক্টিভিটি সমস্যাটি কাটিয়ে ওঠার জন্য। অ্যাম্বিয়েন্ট ওয়াই-ফাই RFEH-গুলি থেকে দুটি দিকে শক্তি সংগ্রহের জন্য একটি ডুয়াল-প্যাচ অ্যান্টেনার রিস্টব্যান্ড প্রস্তাব করা হয়েছে। অ্যাম্বিয়েন্ট সেলুলার RFEH অ্যান্টেনাগুলিকে 3D বক্স হিসাবেও ডিজাইন করা হয়েছে এবং সিস্টেমের ক্ষেত্রফল হ্রাস করার জন্য এবং বহু-মুখী ফসল সংগ্রহের জন্য বহিরাগত পৃষ্ঠগুলিতে মুদ্রিত বা আটকানো হয়। ঘনকীয় রেক্টেনা কাঠামো অ্যাম্বিয়েন্ট RFEH-গুলিতে শক্তি গ্রহণের উচ্চ সম্ভাবনা প্রদর্শন করে।
২.৪ গিগাহার্জ, ৪ × ১ অ্যারেতে WPT উন্নত করার জন্য বিমউইথ বৃদ্ধির জন্য অ্যান্টেনার নকশায় উন্নতি করা হয়েছে, যার মধ্যে সহায়ক পরজীবী প্যাচ উপাদানও রয়েছে। একাধিক বিম অঞ্চল সহ একটি ৬ গিগাহার্জ মেশ অ্যান্টেনাও প্রস্তাব করা হয়েছিল, যা প্রতি পোর্টে একাধিক বিম প্রদর্শন করে। মাল্টি-পোর্ট, মাল্টি-রেক্টিফায়ার সারফেস রেক্টেনা এবং সর্বমুখী বিকিরণ প্যাটার্ন সহ শক্তি সংগ্রহকারী অ্যান্টেনা বহু-দিকনির্দেশক এবং বহু-মেরুকৃত RFEH-এর জন্য প্রস্তাব করা হয়েছে। উচ্চ-লাভ, বহু-দিকনির্দেশক শক্তি সংগ্রহের জন্য বিমফর্মিং ম্যাট্রিক্স এবং মাল্টি-পোর্ট অ্যান্টেনা অ্যারে সহ মাল্টি-রেক্টিফায়ারও প্রস্তাব করা হয়েছে।
সংক্ষেপে, কম RF ঘনত্ব থেকে প্রাপ্ত শক্তি উন্নত করার জন্য উচ্চ-গেইন অ্যান্টেনা পছন্দ করা হলেও, উচ্চ-দিকনির্দেশক রিসিভারগুলি এমন অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে আদর্শ নাও হতে পারে যেখানে ট্রান্সমিটারের দিক অজানা (যেমন, অজানা প্রচার চ্যানেলের মাধ্যমে পরিবেষ্টিত RFEH বা WPT)। এই কাজে, বহু-দিকনির্দেশক উচ্চ-গেইন WPT এবং RFEH-এর জন্য একাধিক মাল্টি-বিম পদ্ধতির প্রস্তাব করা হয়েছে।
2. অ্যান্টেনা পোলারাইজেশন
অ্যান্টেনা পোলারাইজেশন অ্যান্টেনার প্রচারের দিকের সাপেক্ষে বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের ভেক্টরের গতিবিধি বর্ণনা করে। মেরুকরণের অমিলের ফলে অ্যান্টেনার মধ্যে ট্রান্সমিশন/রিসেপশন হ্রাস পেতে পারে, এমনকি যখন প্রধান লোব দিকগুলি সারিবদ্ধ থাকে। উদাহরণস্বরূপ, যদি ট্রান্সমিশনের জন্য একটি উল্লম্ব LP অ্যান্টেনা ব্যবহার করা হয় এবং অভ্যর্থনার জন্য একটি অনুভূমিক LP অ্যান্টেনা ব্যবহার করা হয়, তাহলে কোনও শক্তি পাওয়া যাবে না। এই বিভাগে, ওয়্যারলেস রিসেপশন দক্ষতা সর্বাধিক করার এবং পোলারাইজেশনের অমিলের ক্ষতি এড়ানোর জন্য রিপোর্ট করা পদ্ধতিগুলি পর্যালোচনা করা হয়েছে। পোলারাইজেশনের সাথে সম্পর্কিত প্রস্তাবিত রেক্টেনা স্থাপত্যের একটি সারাংশ চিত্র 6 এ দেওয়া হয়েছে এবং সারণি 4 এ একটি উদাহরণ SoA দেওয়া হয়েছে।
চিত্র ৬
সেলুলার যোগাযোগের ক্ষেত্রে, বেস স্টেশন এবং মোবাইল ফোনের মধ্যে রৈখিক মেরুকরণের সারিবদ্ধতা অর্জন করা অসম্ভব, তাই পোলারাইজেশনের অমিল ক্ষতি এড়াতে বেস স্টেশন অ্যান্টেনাগুলিকে দ্বৈত-মেরুকরণ বা বহু-মেরুকরণের জন্য ডিজাইন করা হয়। তবে, মাল্টিপাথ প্রভাবের কারণে এলপি তরঙ্গের মেরুকরণের তারতম্য একটি অমীমাংসিত সমস্যা রয়ে গেছে। মাল্টি-মেরুকরণকৃত মোবাইল বেস স্টেশনের অনুমানের উপর ভিত্তি করে, সেলুলার RFEH অ্যান্টেনাগুলিকে এলপি অ্যান্টেনা হিসাবে ডিজাইন করা হয়েছে।
CP রেক্টেনা মূলত WPT-তে ব্যবহৃত হয় কারণ এগুলি তুলনামূলকভাবে অমিল প্রতিরোধী। CP অ্যান্টেনাগুলি একই ঘূর্ণন দিকে (বাম-হাতি বা ডান-হাতি CP) CP বিকিরণ গ্রহণ করতে সক্ষম, সমস্ত LP তরঙ্গের পাশাপাশি বিদ্যুৎ ক্ষতি ছাড়াই। যাই হোক না কেন, CP অ্যান্টেনা ট্রান্সমিট করে এবং LP অ্যান্টেনা 3 dB ক্ষতি (50% শক্তি ক্ষতি) গ্রহণ করে। CP রেক্টেনাগুলি 900 MHz এবং 2.4 GHz এবং 5.8 GHz শিল্প, বৈজ্ঞানিক এবং চিকিৎসা ব্যান্ডের পাশাপাশি মিলিমিটার তরঙ্গের জন্য উপযুক্ত বলে জানা গেছে। ইচ্ছামত মেরুকৃত তরঙ্গের RFEH-তে, মেরুকরণ বৈচিত্র্য মেরুকরণ অমিল ক্ষতির একটি সম্ভাব্য সমাধান উপস্থাপন করে।
পূর্ণ মেরুকরণ, যা বহু-মেরুকরণ নামেও পরিচিত, মেরুকরণের অমিল ক্ষতি সম্পূর্ণরূপে কাটিয়ে ওঠার জন্য প্রস্তাব করা হয়েছে, যার ফলে CP এবং LP উভয় তরঙ্গ সংগ্রহ করা সম্ভব হয়, যেখানে দুটি দ্বৈত-মেরুকৃত অর্থোগোনাল LP উপাদান কার্যকরভাবে সমস্ত LP এবং CP তরঙ্গ গ্রহণ করে। এটি ব্যাখ্যা করার জন্য, মেরুকরণ কোণ নির্বিশেষে উল্লম্ব এবং অনুভূমিক নেট ভোল্টেজ (VV এবং VH) স্থির থাকে:
CP তড়িৎ চৌম্বক তরঙ্গ “E” বৈদ্যুতিক ক্ষেত্র, যেখানে বিদ্যুৎ দুবার সংগ্রহ করা হয় (প্রতি ইউনিটে একবার), যার ফলে CP উপাদানটি সম্পূর্ণরূপে গ্রহণ করা হয় এবং 3 dB পোলারাইজেশন অমিল ক্ষতি কাটিয়ে ওঠে:
অবশেষে, DC সংমিশ্রণের মাধ্যমে, ইচ্ছামত মেরুকরণের আপতিত তরঙ্গ গ্রহণ করা যেতে পারে। চিত্র 7 রিপোর্ট করা সম্পূর্ণ মেরুকৃত রেক্টেনার জ্যামিতি দেখায়।
চিত্র ৭
সংক্ষেপে, ডেডিকেটেড পাওয়ার সাপ্লাই সহ WPT অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে, CP পছন্দ করা হয় কারণ এটি অ্যান্টেনার পোলারাইজেশন কোণ নির্বিশেষে WPT দক্ষতা উন্নত করে। অন্যদিকে, মাল্টি-সোর্স অধিগ্রহণে, বিশেষ করে অ্যাম্বিয়েন্ট সোর্স থেকে, সম্পূর্ণ পোলারাইজড অ্যান্টেনাগুলি আরও ভাল সামগ্রিক অভ্যর্থনা এবং সর্বাধিক বহনযোগ্যতা অর্জন করতে পারে; RF বা DC তে সম্পূর্ণ পোলারাইজড পাওয়ার একত্রিত করার জন্য মাল্টি-পোর্ট/মাল্টি-রেক্টিফায়ার আর্কিটেকচারের প্রয়োজন হয়।
সারাংশ
এই গবেষণাপত্রটি RFEH এবং WPT-এর জন্য অ্যান্টেনা ডিজাইনের সাম্প্রতিক অগ্রগতি পর্যালোচনা করে এবং RFEH এবং WPT-এর জন্য অ্যান্টেনা ডিজাইনের একটি আদর্শ শ্রেণীবিভাগ প্রস্তাব করে যা পূর্ববর্তী সাহিত্যে প্রস্তাবিত হয়নি। উচ্চ RF-থেকে-ডিসি দক্ষতা অর্জনের জন্য তিনটি মৌলিক অ্যান্টেনার প্রয়োজনীয়তা চিহ্নিত করা হয়েছে:
১. আগ্রহের RFEH এবং WPT ব্যান্ডের জন্য অ্যান্টেনা রেক্টিফায়ার ইম্পিডেন্স ব্যান্ডউইথ;
2. একটি ডেডিকেটেড ফিড থেকে WPT-তে ট্রান্সমিটার এবং রিসিভারের মধ্যে প্রধান লোব সারিবদ্ধকরণ;
৩. কোণ এবং অবস্থান নির্বিশেষে রেক্টেনা এবং আপতিত তরঙ্গের মধ্যে মেরুকরণের মিল।
ইম্পিডেন্সের উপর ভিত্তি করে, রেক্টেনাগুলিকে 50Ω এবং রেক্টিফায়ার কনজুগেট রেক্টেনাগুলিতে শ্রেণীবদ্ধ করা হয়, যেখানে বিভিন্ন ব্যান্ড এবং লোডের মধ্যে ইম্পিডেন্স ম্যাচিং এবং প্রতিটি ম্যাচিং পদ্ধতির দক্ষতার উপর জোর দেওয়া হয়।
SoA রেক্টেনার বিকিরণ বৈশিষ্ট্যগুলি নির্দেশিকা এবং মেরুকরণের দৃষ্টিকোণ থেকে পর্যালোচনা করা হয়েছে। সংকীর্ণ বিমউইথ কাটিয়ে উঠতে বিমফর্মিং এবং প্যাকেজিংয়ের মাধ্যমে লাভ উন্নত করার পদ্ধতিগুলি নিয়ে আলোচনা করা হয়েছে। পরিশেষে, WPT এবং RFEH-এর জন্য মেরুকরণ-স্বাধীন গ্রহণ অর্জনের জন্য বিভিন্ন বাস্তবায়নের সাথে সাথে WPT-এর জন্য CP রেক্টেনাগুলি পর্যালোচনা করা হয়েছে।
অ্যান্টেনা সম্পর্কে আরও জানতে, অনুগ্রহ করে এখানে যান:
পোস্টের সময়: আগস্ট-১৬-২০২৪
