অ্যান্টেনা-রেকটিফায়ার কো-ডিজাইন
চিত্র 2-এ EG টপোলজি অনুসরণ করে রেক্টেনাগুলির বৈশিষ্ট্য হল যে অ্যান্টেনা 50Ω স্ট্যান্ডার্ডের পরিবর্তে রেকটিফায়ারের সাথে সরাসরি মিলিত হয়, যার জন্য রেকটিফায়ারকে পাওয়ার জন্য ম্যাচিং সার্কিটটি কম করা বা নির্মূল করা প্রয়োজন। এই বিভাগটি নন-50Ω অ্যান্টেনা সহ SoA রেক্টেনা এবং মেলে নেটওয়ার্ক ছাড়াই রেক্টেনার সুবিধাগুলি পর্যালোচনা করে৷
1. বৈদ্যুতিকভাবে ছোট অ্যান্টেনা
এলসি রেজোন্যান্ট রিং অ্যান্টেনাগুলি এমন অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়েছে যেখানে সিস্টেমের আকার গুরুত্বপূর্ণ। 1 GHz-এর নীচে ফ্রিকোয়েন্সিতে, তরঙ্গদৈর্ঘ্যের কারণে সিস্টেমের সামগ্রিক আকারের তুলনায় মানক বিতরণ করা উপাদান অ্যান্টেনাগুলি বেশি স্থান দখল করতে পারে এবং শরীরের ইমপ্লান্টের জন্য সম্পূর্ণ সমন্বিত ট্রান্সসিভারের মতো অ্যাপ্লিকেশনগুলি বিশেষ করে WPT-এর জন্য বৈদ্যুতিকভাবে ছোট অ্যান্টেনার ব্যবহার থেকে উপকৃত হয়।
ছোট অ্যান্টেনার উচ্চ প্রবর্তক প্রতিবন্ধকতা (অনুনাদনের কাছাকাছি) সরাসরি সংশোধনকারীকে জোড়া দিতে বা অতিরিক্ত অন-চিপ ক্যাপাসিটিভ ম্যাচিং নেটওয়ার্কের সাথে ব্যবহার করা যেতে পারে। বৈদ্যুতিকভাবে ছোট অ্যান্টেনাগুলি ডাব্লুপিটিতে এলপি এবং সিপি সহ 1 গিগাহার্জের নীচে হাইজেনস ডাইপোল অ্যান্টেনা ব্যবহার করে রিপোর্ট করা হয়েছে, ka=0.645 সহ, যখন ka=5.91 সাধারণ ডাইপোলগুলিতে (ka=2πr/λ0)।
2. রেকটিফায়ার কনজুগেট অ্যান্টেনা
একটি ডায়োডের সাধারণ ইনপুট প্রতিবন্ধকতা অত্যন্ত ক্যাপাসিটিভ, তাই কনজুগেট প্রতিবন্ধকতা অর্জনের জন্য একটি ইন্ডাকটিভ অ্যান্টেনা প্রয়োজন। চিপের ক্যাপাসিটিভ ইম্পিডেন্সের কারণে, RFID ট্যাগগুলিতে উচ্চ ইম্পিডেন্স ইন্ডাকটিভ অ্যান্টেনা ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়েছে। দ্বিপোল অ্যান্টেনাগুলি সম্প্রতি জটিল প্রতিবন্ধক RFID অ্যান্টেনাগুলির একটি প্রবণতা হয়ে উঠেছে, যা তাদের অনুরণিত ফ্রিকোয়েন্সির কাছাকাছি উচ্চ প্রতিবন্ধকতা (প্রতিরোধ এবং প্রতিক্রিয়া) প্রদর্শন করে।
আগ্রহের ফ্রিকোয়েন্সি ব্যান্ডে রেকটিফায়ারের উচ্চ ক্যাপ্যাসিট্যান্সের সাথে মিল করার জন্য ইন্ডাকটিভ ডাইপোল অ্যান্টেনা ব্যবহার করা হয়েছে। একটি ভাঁজ করা ডাইপোল অ্যান্টেনায়, ডবল শর্ট লাইন (ডাইপোল ফোল্ডিং) একটি প্রতিবন্ধক ট্রান্সফরমার হিসাবে কাজ করে, যা একটি অত্যন্ত উচ্চ প্রতিবন্ধক অ্যান্টেনার নকশার অনুমতি দেয়। বিকল্পভাবে, বায়াস ফিডিং ইন্ডাকটিভ রিঅ্যাক্যান্সের পাশাপাশি প্রকৃত প্রতিবন্ধকতা বৃদ্ধির জন্য দায়ী। ভারসাম্যহীন বো-টাই রেডিয়াল স্টাবগুলির সাথে একাধিক পক্ষপাতদুষ্ট ডাইপোল উপাদানগুলিকে একত্রিত করা একটি ডুয়াল ব্রডব্যান্ড উচ্চ প্রতিবন্ধক অ্যান্টেনা তৈরি করে। চিত্র 4 কিছু রিপোর্ট করা রেকটিফায়ার কনজুগেট অ্যান্টেনা দেখায়।
চিত্র 4
RFEH এবং WPT-এ বিকিরণ বৈশিষ্ট্য
ফ্রিস মডেলে, ট্রান্সমিটার থেকে d দূরত্বে একটি অ্যান্টেনা দ্বারা প্রাপ্ত পাওয়ার PRX হল রিসিভার এবং ট্রান্সমিটার লাভের (GRX, GTX) একটি সরাসরি কাজ।
অ্যান্টেনার প্রধান লোব ডিরেক্টিভিটি এবং মেরুকরণ ঘটনা তরঙ্গ থেকে সংগৃহীত শক্তির পরিমাণকে সরাসরি প্রভাবিত করে। অ্যান্টেনা বিকিরণ বৈশিষ্ট্যগুলি হল মূল পরামিতি যা পরিবেষ্টিত RFEH এবং WPT (চিত্র 5) এর মধ্যে পার্থক্য করে। উভয় অ্যাপ্লিকেশনে প্রচারের মাধ্যম অজানা হতে পারে এবং প্রাপ্ত তরঙ্গের উপর এর প্রভাব বিবেচনা করা প্রয়োজন, প্রেরণকারী অ্যান্টেনার জ্ঞানকে কাজে লাগানো যেতে পারে। সারণি 3 এই বিভাগে আলোচিত মূল পরামিতিগুলি এবং RFEH এবং WPT-এ তাদের প্রযোজ্যতা চিহ্নিত করে৷
চিত্র 5
1. পরিচালনা এবং লাভ
বেশিরভাগ RFEH এবং WPT অ্যাপ্লিকেশনে, এটা ধরে নেওয়া হয় যে সংগ্রাহক ঘটনার বিকিরণের দিকটি জানেন না এবং কোন লাইন-অফ-সাইট (LoS) পথ নেই। এই কাজে, ট্রান্সমিটার এবং রিসিভারের মধ্যে প্রধান লোব প্রান্তিককরণ থেকে স্বাধীন, একটি অজানা উত্স থেকে প্রাপ্ত শক্তিকে সর্বাধিক করার জন্য একাধিক অ্যান্টেনা ডিজাইন এবং প্লেসমেন্ট তদন্ত করা হয়েছে।
পরিবেশগত RFEH রেক্টেনাগুলিতে সর্বমুখী অ্যান্টেনা ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়েছে। সাহিত্যে, পিএসডি অ্যান্টেনার ওরিয়েন্টেশনের উপর নির্ভর করে পরিবর্তিত হয়। যাইহোক, শক্তির তারতম্য ব্যাখ্যা করা হয়নি, তাই এটি নির্ধারণ করা সম্ভব নয় যে পরিবর্তনটি অ্যান্টেনার বিকিরণ প্যাটার্নের কারণে নাকি মেরুকরণের অমিলের কারণে হয়েছে।
RFEH অ্যাপ্লিকেশনগুলি ছাড়াও, কম RF পাওয়ার ঘনত্বের সংগ্রহ দক্ষতা উন্নত করতে বা প্রচারের ক্ষতি কাটিয়ে উঠতে মাইক্রোওয়েভ WPT-এর জন্য উচ্চ-লাভের দিকনির্দেশক অ্যান্টেনা এবং অ্যারেগুলি ব্যাপকভাবে রিপোর্ট করা হয়েছে। ইয়াগি-উদা রেক্টেনা অ্যারে, বোটি অ্যারে, স্পাইরাল অ্যারে, শক্তভাবে সংযুক্ত ভিভাল্ডি অ্যারে, CPW CP অ্যারে এবং প্যাচ অ্যারেগুলি মাপযোগ্য রেক্টেনা বাস্তবায়নের মধ্যে রয়েছে যা একটি নির্দিষ্ট এলাকার অধীনে ঘটনার শক্তি ঘনত্বকে সর্বাধিক করতে পারে। অ্যান্টেনা লাভ উন্নত করার অন্যান্য পদ্ধতির মধ্যে রয়েছে মাইক্রোওয়েভ এবং মিলিমিটার ওয়েভ ব্যান্ডে সাবস্ট্রেট ইন্টিগ্রেটেড ওয়েভগাইড (SIW) প্রযুক্তি, WPT-এর জন্য নির্দিষ্ট। যাইহোক, উচ্চ-লাভের রেক্টেনাগুলি সংকীর্ণ বিম প্রস্থ দ্বারা চিহ্নিত করা হয়, যা নির্বিচারে তরঙ্গের অভ্যর্থনাকে অকার্যকর করে তোলে। অ্যান্টেনা উপাদান এবং পোর্টের সংখ্যার তদন্তে এই সিদ্ধান্তে উপনীত হয়েছে যে উচ্চতর নির্দেশিকা ত্রিমাত্রিক স্বেচ্ছাচারী ঘটনা অনুমান করে পরিবেষ্টিত RFEH-এ উচ্চ ফসলের শক্তির সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ নয়; এটি শহুরে পরিবেশে ক্ষেত্রের পরিমাপ দ্বারা যাচাই করা হয়েছিল। উচ্চ-লাভ অ্যারেগুলি WPT অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে সীমাবদ্ধ হতে পারে।
উচ্চ-লাভের অ্যান্টেনার সুবিধাগুলি নির্বিচারে RFEH-এ স্থানান্তর করতে, নির্দেশক সমস্যাটি কাটিয়ে উঠতে প্যাকেজিং বা লেআউট সমাধানগুলি ব্যবহার করা হয়। একটি ডুয়াল-প্যাচ অ্যান্টেনা রিস্টব্যান্ড দুটি দিক থেকে পরিবেষ্টিত Wi-Fi RFEHs থেকে শক্তি সংগ্রহের প্রস্তাব করা হয়েছে। পরিবেষ্টিত সেলুলার RFEH অ্যান্টেনাগুলিকে 3D বাক্স হিসাবেও ডিজাইন করা হয়েছে এবং সিস্টেমের ক্ষেত্রফল কমাতে এবং বহু-দিকনির্দেশক ফসল সংগ্রহকে সক্ষম করতে বাহ্যিক পৃষ্ঠের সাথে মুদ্রিত বা লাগানো হয়েছে। কিউবিক রেক্টেনা কাঠামো পরিবেষ্টিত RFEH-এ শক্তি গ্রহণের উচ্চ সম্ভাবনা প্রদর্শন করে।
2.4 GHz, 4 × 1 অ্যারেতে WPT উন্নত করার জন্য সহায়ক পরজীবী প্যাচ উপাদান সহ বীম প্রস্থ বাড়ানোর জন্য অ্যান্টেনা ডিজাইনের উন্নতি করা হয়েছিল। একাধিক বীম অঞ্চল সহ একটি 6 GHz জাল অ্যান্টেনাও প্রস্তাব করা হয়েছিল, প্রতি পোর্টে একাধিক বিম প্রদর্শন করে। মাল্টি-পোর্ট, মাল্টি-রেকটিফায়ার সারফেস রেক্টেনা এবং সর্বমুখী বিকিরণ প্যাটার্ন সহ শক্তি সংগ্রহকারী অ্যান্টেনা বহু-দিকনির্দেশক এবং বহু-পোলারাইজড RFEH-এর জন্য প্রস্তাব করা হয়েছে। বিমফর্মিং ম্যাট্রিস এবং মাল্টি-পোর্ট অ্যান্টেনা অ্যারে সহ মাল্টি-রেকটিফায়ারগুলিও উচ্চ-লাভ, বহু-দিকনির্দেশক শক্তি সংগ্রহের জন্য প্রস্তাবিত হয়েছে।
সংক্ষেপে, কম আরএফ ঘনত্ব থেকে সংগ্রহ করা শক্তি উন্নত করার জন্য উচ্চ-লাভের অ্যান্টেনাগুলিকে অগ্রাধিকার দেওয়া হয়, যেখানে ট্রান্সমিটারের দিকটি অজানা (যেমন, অজানা প্রচার চ্যানেলের মাধ্যমে পরিবেষ্টিত RFEH বা WPT) অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে উচ্চ দিকনির্দেশক রিসিভারগুলি আদর্শ নাও হতে পারে। এই কাজে, মাল্টি-ডিরেকশনাল হাই-গেইন WPT এবং RFEH-এর জন্য একাধিক মাল্টি-বিম পদ্ধতির প্রস্তাব করা হয়েছে।
2. অ্যান্টেনা পোলারাইজেশন
অ্যান্টেনা পোলারাইজেশন অ্যান্টেনা প্রচারের দিক থেকে বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের ভেক্টরের গতিবিধি বর্ণনা করে। মেরুকরণের অমিলগুলি অ্যান্টেনার মধ্যে কম ট্রান্সমিশন/রিসেপশনের দিকে পরিচালিত করতে পারে এমনকি যখন প্রধান লোবের দিকগুলি সারিবদ্ধ থাকে। উদাহরণস্বরূপ, যদি একটি উল্লম্ব এলপি অ্যান্টেনা ট্রান্সমিশনের জন্য ব্যবহার করা হয় এবং একটি অনুভূমিক এলপি অ্যান্টেনা অভ্যর্থনার জন্য ব্যবহার করা হয়, কোন শক্তি প্রাপ্ত হবে না। এই বিভাগে, বেতার অভ্যর্থনা দক্ষতা সর্বাধিক করার এবং মেরুকরণের অমিল ক্ষতি এড়ানোর জন্য রিপোর্ট করা পদ্ধতিগুলি পর্যালোচনা করা হয়েছে। মেরুকরণের ক্ষেত্রে প্রস্তাবিত রেক্টেনা আর্কিটেকচারের একটি সারসংক্ষেপ চিত্র 6 এ দেওয়া হয়েছে এবং একটি উদাহরণ SoA সারণি 4 এ দেওয়া হয়েছে।
চিত্র 6
সেলুলার যোগাযোগে, বেস স্টেশন এবং মোবাইল ফোনের মধ্যে রৈখিক মেরুকরণ সারিবদ্ধকরণ অর্জিত হওয়ার সম্ভাবনা নেই, তাই বেস স্টেশন অ্যান্টেনাগুলিকে দ্বৈত-পোলারাইজড বা মাল্টি-পোলারাইজড করার জন্য ডিজাইন করা হয়েছে যাতে মেরুকরণের অমিলের ক্ষতি এড়ানো যায়। যাইহোক, মাল্টিপাথ প্রভাবের কারণে এলপি তরঙ্গের মেরুকরণের পরিবর্তন একটি অমীমাংসিত সমস্যা রয়ে গেছে। বহু-পোলারাইজড মোবাইল বেস স্টেশনের অনুমানের উপর ভিত্তি করে, সেলুলার RFEH অ্যান্টেনাগুলি এলপি অ্যান্টেনা হিসাবে ডিজাইন করা হয়েছে।
CP rectennas প্রধানত WPT ব্যবহার করা হয় কারণ তারা তুলনামূলকভাবে অমিল প্রতিরোধী। CP অ্যান্টেনাগুলি শক্তির ক্ষতি ছাড়াই সমস্ত LP তরঙ্গ ছাড়াও একই ঘূর্ণন দিক (বাম-হাতে বা ডান-হাতে CP) সহ CP বিকিরণ গ্রহণ করতে সক্ষম। যাই হোক না কেন, CP অ্যান্টেনা ট্রান্সমিট করে এবং LP অ্যান্টেনা 3 ডিবি লস (50% পাওয়ার লস) সহ গ্রহণ করে। CP rectennas 900 MHz এবং 2.4 GHz এবং 5.8 GHz শিল্প, বৈজ্ঞানিক এবং চিকিৎসা ব্যান্ডের পাশাপাশি মিলিমিটার তরঙ্গের জন্য উপযুক্ত বলে জানা গেছে। নির্বিচারে মেরুকৃত তরঙ্গের RFEH-এ, মেরুকরণ বৈচিত্র্য মেরুকরণের অমিল ক্ষতির সম্ভাব্য সমাধান উপস্থাপন করে।
সম্পূর্ণ মেরুকরণ, যা মাল্টি-পোলারাইজেশন নামেও পরিচিত, সম্পূর্ণভাবে মেরুকরণের অমিল ক্ষয়ক্ষতি কাটিয়ে উঠতে প্রস্তাব করা হয়েছে, CP এবং LP উভয় তরঙ্গের সংগ্রহকে সক্ষম করে, যেখানে দুটি দ্বৈত-পোলারাইজড অর্থোগোনাল এলপি উপাদান কার্যকরভাবে সমস্ত LP এবং CP তরঙ্গ গ্রহণ করে। এটি ব্যাখ্যা করার জন্য, উল্লম্ব এবং অনুভূমিক নেট ভোল্টেজগুলি (VV এবং VH) মেরুকরণ কোণ নির্বিশেষে স্থির থাকে:
CP ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক ওয়েভ "E" বৈদ্যুতিক ক্ষেত্র, যেখানে শক্তি দুইবার (প্রতি ইউনিটে একবার) সংগ্রহ করা হয়, যার ফলে CP উপাদান সম্পূর্ণরূপে গ্রহণ করা হয় এবং 3 dB মেরুকরণের অমিল ক্ষতি কাটিয়ে ওঠে:
অবশেষে, ডিসি সংমিশ্রণের মাধ্যমে, নির্বিচারে মেরুকরণের ঘটনা তরঙ্গ গ্রহণ করা যেতে পারে। চিত্র 7 রিপোর্ট করা সম্পূর্ণ পোলারাইজড রেক্টেনার জ্যামিতি দেখায়।
চিত্র 7
সংক্ষেপে, ডেডিকেটেড পাওয়ার সাপ্লাই সহ WPT অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে, CP পছন্দ করা হয় কারণ এটি অ্যান্টেনার মেরুকরণ কোণ নির্বিশেষে WPT দক্ষতা উন্নত করে। অন্যদিকে, মাল্টি-সোর্স অধিগ্রহণে, বিশেষত পরিবেষ্টিত উত্স থেকে, সম্পূর্ণ পোলারাইজড অ্যান্টেনাগুলি আরও ভাল সামগ্রিক অভ্যর্থনা এবং সর্বাধিক বহনযোগ্যতা অর্জন করতে পারে; মাল্টি-পোর্ট/মাল্টি-রেকটিফায়ার আর্কিটেকচারের জন্য RF বা DC-তে সম্পূর্ণ পোলারাইজড পাওয়ার একত্রিত করার প্রয়োজন হয়।
সারাংশ
এই কাগজটি RFEH এবং WPT-এর জন্য অ্যান্টেনা ডিজাইনের সাম্প্রতিক অগ্রগতি পর্যালোচনা করে এবং RFEH এবং WPT-এর জন্য অ্যান্টেনা ডিজাইনের একটি আদর্শ শ্রেণীবিভাগের প্রস্তাব করে যা পূর্ববর্তী সাহিত্যে প্রস্তাব করা হয়নি। উচ্চ RF-to-DC দক্ষতা অর্জনের জন্য তিনটি মৌলিক অ্যান্টেনার প্রয়োজনীয়তা চিহ্নিত করা হয়েছে:
1. আগ্রহের RFEH এবং WPT ব্যান্ডের জন্য অ্যান্টেনা সংশোধনকারী প্রতিবন্ধক ব্যান্ডউইথ;
2. একটি ডেডিকেটেড ফিড থেকে WPT-তে ট্রান্সমিটার এবং রিসিভারের মধ্যে প্রধান লোব সারিবদ্ধকরণ;
3. কোণ এবং অবস্থান নির্বিশেষে রেক্টেনা এবং ঘটনা তরঙ্গের মধ্যে মেরুকরণ মিল।
প্রতিবন্ধকতার উপর ভিত্তি করে, রেক্টেনাগুলিকে 50Ω এবং রেকটিফায়ার কনজুগেট রেক্টেনাতে শ্রেণীবদ্ধ করা হয়, বিভিন্ন ব্যান্ড এবং লোডের মধ্যে ইম্পিডেন্স ম্যাচিং এবং প্রতিটি ম্যাচিং পদ্ধতির দক্ষতার উপর ফোকাস করে।
SoA রেকটেনাসের বিকিরণ বৈশিষ্ট্যগুলি নির্দেশকতা এবং মেরুকরণের দৃষ্টিকোণ থেকে পর্যালোচনা করা হয়েছে। বিমফর্মিং এবং প্যাকেজিং দ্বারা লাভ উন্নত করার পদ্ধতিগুলি সংকীর্ণ বিম প্রস্থকে অতিক্রম করার জন্য আলোচনা করা হয়েছে। অবশেষে, WPT এবং RFEH-এর জন্য মেরুকরণ-স্বাধীন অভ্যর্থনা অর্জনের জন্য বিভিন্ন বাস্তবায়নের সাথে WPT-এর জন্য CP rectennas পর্যালোচনা করা হয়।
অ্যান্টেনা সম্পর্কে আরও জানতে, অনুগ্রহ করে এখানে যান:
পোস্টের সময়: আগস্ট-16-2024
