রেক্টেনা ডিজাইনের একটি পর্যালোচনা (পর্ব ২)

১. দিকনির্দেশনা এবং লাভ
বেশিরভাগ RFEH এবং WPT অ্যাপ্লিকেশনে ধরে নেওয়া হয় যে, কালেক্টর আপতিত বিকিরণের দিক সম্পর্কে অবগত নয় এবং কোনো লাইন-অফ-সাইট (LoS) পথ নেই। এই গবেষণায়, ট্রান্সমিটার এবং রিসিভারের মধ্যে প্রধান লোবের অ্যালাইনমেন্ট নির্বিশেষে, একটি অজানা উৎস থেকে প্রাপ্ত শক্তিকে সর্বাধিক করার জন্য একাধিক অ্যান্টেনা ডিজাইন এবং স্থাপনের স্থান পরীক্ষা করা হয়েছে।

পরিবেশগত RFEH রেকটেনাতে সর্বদিকগামী অ্যান্টেনা ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়ে আসছে। বিভিন্ন গবেষণাপত্রে দেখা যায় যে, অ্যান্টেনার অভিমুখের উপর নির্ভর করে পাওয়ার স্পেকট্রাম ডিফেক্ট (PSD) পরিবর্তিত হয়। তবে, পাওয়ারের এই পরিবর্তন ব্যাখ্যা করা হয়নি, ফলে এই পরিবর্তনটি অ্যান্টেনার রেডিয়েশন প্যাটার্নের কারণে হচ্ছে, নাকি পোলারাইজেশন মিসম্যাচের কারণে হচ্ছে, তা নির্ধারণ করা সম্ভব নয়।

RFEH অ্যাপ্লিকেশন ছাড়াও, কম RF পাওয়ার ডেনসিটির সংগ্রহ দক্ষতা উন্নত করতে বা প্রোপাগেশন লস কাটিয়ে উঠতে মাইক্রোওয়েভ WPT-এর জন্য উচ্চ-গেইন ডিরেকশনাল অ্যান্টেনা এবং অ্যারের ব্যবহার ব্যাপকভাবে রিপোর্ট করা হয়েছে। ইয়াগি-উডা রেকটেনা অ্যারে, বো-টাই অ্যারে, স্পাইরাল অ্যারে, টাইটলি কাপলড ভিভাল্ডি অ্যারে, CPW CP অ্যারে এবং প্যাচ অ্যারে হলো স্কেলেবল রেকটেনা ইমপ্লিমেন্টেশনগুলোর মধ্যে অন্যতম, যা একটি নির্দিষ্ট এলাকার মধ্যে আপতিত পাওয়ার ডেনসিটিকে সর্বাধিক করতে পারে। অ্যান্টেনার গেইন উন্নত করার অন্যান্য পদ্ধতির মধ্যে রয়েছে মাইক্রোওয়েভ এবং মিলিমিটার ওয়েভ ব্যান্ডে সাবস্ট্রেট ইন্টিগ্রেটেড ওয়েভগাইড (SIW) প্রযুক্তি, যা বিশেষভাবে WPT-এর জন্য ব্যবহৃত হয়। তবে, উচ্চ-গেইন রেকটেনাগুলোর বৈশিষ্ট্য হলো এদের সংকীর্ণ বিমউইডথ, যা যেকোনো দিকে তরঙ্গ গ্রহণকে অদক্ষ করে তোলে। অ্যান্টেনা এলিমেন্ট এবং পোর্টের সংখ্যা নিয়ে করা তদন্তে এই সিদ্ধান্তে উপনীত হওয়া গেছে যে, ত্রিমাত্রিক যেকোনো আপতন ধরে নিলে অ্যাম্বিয়েন্ট RFEH-তে উচ্চতর ডিরেকটিভিটি উচ্চতর সংগৃহীত পাওয়ারের সাথে সঙ্গতিপূর্ণ নয়; শহুরে পরিবেশে ফিল্ড পরিমাপের মাধ্যমে এটি যাচাই করা হয়েছে। উচ্চ-গেইন অ্যারেগুলোকে WPT অ্যাপ্লিকেশনের মধ্যেই সীমাবদ্ধ রাখা যেতে পারে।

উচ্চ-গেইন অ্যান্টেনার সুবিধা যেকোনো RFEH-এ স্থানান্তর করার জন্য, ডিরেকটিভিটি সমস্যা কাটিয়ে উঠতে প্যাকেজিং বা লেআউট সমাধান ব্যবহার করা হয়। পারিপার্শ্বিক Wi-Fi RFEH থেকে দুই দিকে শক্তি আহরণের জন্য একটি ডুয়াল-প্যাচ অ্যান্টেনা রিস্টব্যান্ড প্রস্তাব করা হয়েছে। পারিপার্শ্বিক সেলুলার RFEH অ্যান্টেনাগুলোকেও 3D বক্স হিসেবে ডিজাইন করা হয় এবং সিস্টেমের ক্ষেত্রফল কমাতে ও বহু-দিকীয় আহরণ সক্ষম করতে সেগুলোকে বাইরের পৃষ্ঠে প্রিন্ট বা সংযুক্ত করা হয়। কিউবিক রেকটেনা কাঠামো পারিপার্শ্বিক RFEH-এ শক্তি গ্রহণের উচ্চতর সম্ভাবনা প্রদর্শন করে।

২.৪ গিগাহার্জ, ৪ × ১ অ্যারেতে WPT উন্নত করার জন্য, সহায়ক প্যারাসাইটিক প্যাচ এলিমেন্ট সহ অ্যান্টেনা ডিজাইনের উন্নতি সাধন করা হয়েছে। একাধিক বিম অঞ্চল সহ একটি ৬ গিগাহার্জ মেশ অ্যান্টেনারও প্রস্তাব করা হয়েছে, যা প্রতি পোর্টে একাধিক বিম প্রদর্শন করে। বহু-দিকনির্দেশক এবং বহু-পোলারাইজড RFEH-এর জন্য সর্বদিকনির্দেশক বিকিরণ প্যাটার্ন সহ মাল্টি-পোর্ট, মাল্টি-রেকটিফায়ার সারফেস রেকটেনা এবং শক্তি আহরণকারী অ্যান্টেনার প্রস্তাব করা হয়েছে। উচ্চ-গেইন, বহু-দিকনির্দেশক শক্তি আহরণের জন্য বিমফর্মিং ম্যাট্রিক্স সহ মাল্টি-রেকটিফায়ার এবং মাল্টি-পোর্ট অ্যান্টেনা অ্যারেরও প্রস্তাব করা হয়েছে।

সারসংক্ষেপে, কম আরএফ ঘনত্ব থেকে আহরিত শক্তি উন্নত করার জন্য উচ্চ-গেইন অ্যান্টেনা পছন্দ করা হলেও, যেসব ক্ষেত্রে ট্রান্সমিটারের দিক অজানা থাকে (যেমন, অ্যাম্বিয়েন্ট আরএফইএইচ বা অজানা প্রোপাগেশন চ্যানেলের মাধ্যমে ডব্লিউপিটি), সেখানে অত্যন্ত দিকনির্দেশক রিসিভার আদর্শ নাও হতে পারে। এই গবেষণাপত্রে, বহু-দিকনির্দেশক উচ্চ-গেইন ডব্লিউপিটি এবং আরএফইএইচ-এর জন্য একাধিক মাল্টি-বিম পদ্ধতি প্রস্তাব করা হয়েছে।

২. অ্যান্টেনা পোলারাইজেশন
অ্যান্টেনা পোলারাইজেশন অ্যান্টেনার প্রসারণ দিকের সাপেক্ষে বৈদ্যুতিক ক্ষেত্র ভেক্টরের গতিবিধি বর্ণনা করে। পোলারাইজেশন অমিলের কারণে অ্যান্টেনাগুলোর মধ্যে ট্রান্সমিশন/রিসেপশন কমে যেতে পারে, এমনকি যখন প্রধান লোবের দিকগুলো একই থাকে। উদাহরণস্বরূপ, যদি ট্রান্সমিশনের জন্য একটি উল্লম্ব এলপি অ্যান্টেনা এবং রিসেপশনের জন্য একটি অনুভূমিক এলপি অ্যান্টেনা ব্যবহার করা হয়, তবে কোনো শক্তিই গৃহীত হবে না। এই অংশে, ওয়্যারলেস রিসেপশন দক্ষতা সর্বাধিক করার এবং পোলারাইজেশন অমিলের কারণে সৃষ্ট ক্ষতি এড়ানোর জন্য ব্যবহৃত পদ্ধতিগুলো পর্যালোচনা করা হয়েছে। পোলারাইজেশনের সাপেক্ষে প্রস্তাবিত রেকটেনা আর্কিটেকচারের একটি সারসংক্ষেপ চিত্র ৬-এ এবং একটি উদাহরণ SoA সারণি ৪-এ দেওয়া হয়েছে।