1. ആമുഖം
ബാറ്ററി രഹിത സുസ്ഥിര വയർലെസ് നെറ്റ്‌വർക്കുകൾ നേടുന്നതിനുള്ള മാർഗ്ഗങ്ങൾ എന്ന നിലയിൽ റേഡിയോ ഫ്രീക്വൻസി (RF) ഊർജ്ജ വിളവെടുപ്പ് (RFEH), റേഡിയേറ്റീവ് വയർലെസ് പവർ ട്രാൻസ്ഫർ (WPT) എന്നിവ വലിയ താൽപ്പര്യം ആകർഷിച്ചു. WPT, RFEH സിസ്റ്റങ്ങളുടെ മൂലക്കല്ലാണ് റെക്റ്റെന്നകൾ, കൂടാതെ ലോഡിലേക്ക് വിതരണം ചെയ്യുന്ന DC പവറിൽ അവയ്ക്ക് കാര്യമായ സ്വാധീനമുണ്ട്. റെക്റ്റെന്നയുടെ ആന്റിന ഘടകങ്ങൾ വിളവെടുപ്പ് കാര്യക്ഷമതയെ നേരിട്ട് ബാധിക്കുന്നു, ഇത് വിളവെടുത്ത പവറിനെ പല ക്രമത്തിൽ വ്യത്യാസപ്പെടുത്തും. WPT, ആംബിയന്റ് RFEH ആപ്ലിക്കേഷനുകളിൽ ഉപയോഗിക്കുന്ന ആന്റിന ഡിസൈനുകളെ ഈ പ്രബന്ധം അവലോകനം ചെയ്യുന്നു. റിപ്പോർട്ട് ചെയ്യപ്പെട്ട റെക്റ്റെന്നകളെ രണ്ട് പ്രധാന മാനദണ്ഡങ്ങൾക്കനുസൃതമായി തരം തിരിച്ചിരിക്കുന്നു: ആന്റിന റക്റ്റിഫൈയിംഗ് ഇം‌പെഡൻസ് ബാൻഡ്‌വിഡ്ത്ത്, ആന്റിനയുടെ റേഡിയേഷൻ സവിശേഷതകൾ. ഓരോ മാനദണ്ഡത്തിനും, വ്യത്യസ്ത ആപ്ലിക്കേഷനുകൾക്കായുള്ള ഫിഗർ ഓഫ് മെറിറ്റ് (FoM) നിർണ്ണയിക്കുകയും താരതമ്യേന അവലോകനം ചെയ്യുകയും ചെയ്യുന്നു.
20-ാം നൂറ്റാണ്ടിന്റെ തുടക്കത്തിൽ ആയിരക്കണക്കിന് കുതിരശക്തി പകരുന്നതിനുള്ള ഒരു രീതിയായി ടെസ്‌ലയാണ് WPT നിർദ്ദേശിച്ചത്. RF പവർ ശേഖരിക്കുന്നതിനായി ഒരു റക്റ്റിഫയറുമായി ബന്ധിപ്പിച്ചിരിക്കുന്ന ഒരു ആന്റിനയെ വിവരിക്കുന്ന റെക്റ്റെന്ന എന്ന പദം 1950-കളിൽ സ്പേസ് മൈക്രോവേവ് പവർ ട്രാൻസ്മിഷൻ ആപ്ലിക്കേഷനുകൾക്കും സ്വയംഭരണ ഡ്രോണുകൾക്ക് പവർ നൽകുന്നതിനും വേണ്ടി ഉയർന്നുവന്നു. ഓമ്‌നിഡയറക്ഷണൽ, ദീർഘദൂര WPT പ്രൊപ്പഗേഷൻ മീഡിയത്തിന്റെ (വായു) ഭൗതിക ഗുണങ്ങളാൽ പരിമിതപ്പെടുത്തിയിരിക്കുന്നു. അതിനാൽ, വയർലെസ് കൺസ്യൂമർ ഇലക്ട്രോണിക്സ് ചാർജിംഗിനോ RFID-ക്കോ വേണ്ടി വാണിജ്യ WPT പ്രധാനമായും നിയർ-ഫീൽഡ് നോൺ-റേഡിയേറ്റീവ് പവർ ട്രാൻസ്ഫറിലേക്ക് പരിമിതപ്പെടുത്തിയിരിക്കുന്നു.
സെമികണ്ടക്ടർ ഉപകരണങ്ങളുടെയും വയർലെസ് സെൻസർ നോഡുകളുടെയും വൈദ്യുതി ഉപഭോഗം കുറഞ്ഞുവരുന്നതിനാൽ, ആംബിയന്റ് RFEH അല്ലെങ്കിൽ വിതരണം ചെയ്ത ലോ-പവർ ഓമ്‌നിഡയറക്ഷണൽ ട്രാൻസ്മിറ്ററുകൾ ഉപയോഗിക്കുന്ന പവർ സെൻസർ നോഡുകൾക്ക് ഇത് കൂടുതൽ പ്രായോഗികമാകും. അൾട്രാ-ലോ-പവർ വയർലെസ് പവർ സിസ്റ്റങ്ങളിൽ സാധാരണയായി ഒരു RF അക്വിസിഷൻ ഫ്രണ്ട് എൻഡ്, DC പവർ, മെമ്മറി മാനേജ്മെന്റ്, ഒരു ലോ-പവർ മൈക്രോപ്രൊസസ്സർ, ട്രാൻസ്‌സിവർ എന്നിവ അടങ്ങിയിരിക്കുന്നു.
ചിത്രം 1 ഒരു RFEH വയർലെസ് നോഡിന്റെ ആർക്കിടെക്ചറും സാധാരണയായി റിപ്പോർട്ട് ചെയ്യപ്പെടുന്ന RF ഫ്രണ്ട്-എൻഡ് ഇംപ്ലിമെന്റേഷനുകളും കാണിക്കുന്നു. വയർലെസ് പവർ സിസ്റ്റത്തിന്റെ എൻഡ്-ടു-എൻഡ് കാര്യക്ഷമതയും സിൻക്രൊണൈസ് ചെയ്ത വയർലെസ് ഇൻഫർമേഷൻ ആൻഡ് പവർ ട്രാൻസ്ഫർ നെറ്റ്‌വർക്കിന്റെ ആർക്കിടെക്ചറും ആന്റിനകൾ, റക്റ്റിഫയറുകൾ, പവർ മാനേജ്മെന്റ് സർക്യൂട്ടുകൾ തുടങ്ങിയ വ്യക്തിഗത ഘടകങ്ങളുടെ പ്രകടനത്തെ ആശ്രയിച്ചിരിക്കുന്നു. സിസ്റ്റത്തിന്റെ വിവിധ ഭാഗങ്ങൾക്കായി നിരവധി സാഹിത്യ സർവേകൾ നടത്തിയിട്ടുണ്ട്. പട്ടിക 1 പവർ കൺവേർഷൻ ഘട്ടം, കാര്യക്ഷമമായ പവർ കൺവേർഷനുള്ള പ്രധാന ഘടകങ്ങൾ, ഓരോ ഭാഗത്തിനുമുള്ള അനുബന്ധ സാഹിത്യ സർവേകൾ എന്നിവ സംഗ്രഹിക്കുന്നു. സമീപകാല സാഹിത്യം പവർ കൺവേർഷൻ സാങ്കേതികവിദ്യ, റക്റ്റിഫയർ ടോപ്പോളജികൾ അല്ലെങ്കിൽ നെറ്റ്‌വർക്ക്-അവബോധമുള്ള RFEH എന്നിവയിൽ ശ്രദ്ധ കേന്ദ്രീകരിക്കുന്നു.
ചിത്രം 1
എന്നിരുന്നാലും, ആന്റിന ഡിസൈൻ RFEH-ൽ ഒരു നിർണായക ഘടകമായി കണക്കാക്കപ്പെടുന്നില്ല. ചില സാഹിത്യങ്ങൾ ആന്റിന ബാൻഡ്‌വിഡ്ത്തും കാര്യക്ഷമതയും മൊത്തത്തിലുള്ള വീക്ഷണകോണിൽ നിന്നോ മിനിയേച്ചറൈസ് ചെയ്തതോ ധരിക്കാവുന്നതോ ആയ ആന്റിനകൾ പോലുള്ള ഒരു പ്രത്യേക ആന്റിന ഡിസൈൻ വീക്ഷണകോണിൽ നിന്നോ പരിഗണിക്കുന്നുണ്ടെങ്കിലും, പവർ റിസപ്ഷനിലും കൺവേർഷൻ കാര്യക്ഷമതയിലും ചില ആന്റിന പാരാമീറ്ററുകളുടെ സ്വാധീനം വിശദമായി വിശകലനം ചെയ്യുന്നില്ല.
സ്റ്റാൻഡേർഡ് കമ്മ്യൂണിക്കേഷൻ ആന്റിന ഡിസൈനിൽ നിന്ന് RFEH, WPT നിർദ്ദിഷ്ട ആന്റിന ഡിസൈൻ വെല്ലുവിളികളെ വേർതിരിച്ചറിയുക എന്ന ലക്ഷ്യത്തോടെ, റെക്റ്റെന്നകളിലെ ആന്റിന ഡിസൈൻ ടെക്നിക്കുകളെ ഈ പ്രബന്ധം അവലോകനം ചെയ്യുന്നു. ആന്റിനകളെ രണ്ട് വീക്ഷണകോണുകളിൽ നിന്ന് താരതമ്യം ചെയ്യുന്നു: എൻഡ്-ടു-എൻഡ് ഇം‌പെഡൻസ് മാച്ചിംഗ്, റേഡിയേഷൻ സവിശേഷതകൾ; ഓരോ സാഹചര്യത്തിലും, അത്യാധുനിക (SoA) ആന്റിനകളിൽ FoM തിരിച്ചറിയുകയും അവലോകനം ചെയ്യുകയും ചെയ്യുന്നു.
2. ബാൻഡ്‌വിഡ്ത്തും പൊരുത്തപ്പെടുത്തലും: 50Ω അല്ലാത്ത RF നെറ്റ്‌വർക്കുകൾ
മൈക്രോവേവ് എഞ്ചിനീയറിംഗ് ആപ്ലിക്കേഷനുകളിൽ അറ്റൻവേഷനും പവറും തമ്മിലുള്ള വിട്ടുവീഴ്ചയുടെ ആദ്യകാല പരിഗണനയാണ് 50Ω ന്റെ സ്വഭാവ ഇം‌പെഡൻസ്. ആന്റിനകളിൽ, പ്രതിഫലിക്കുന്ന പവർ 10% ൽ കുറവുള്ള ഫ്രീക്വൻസി ശ്രേണിയായി ഇം‌പെഡൻസ് ബാൻഡ്‌വിഡ്ത്ത് നിർവചിക്കപ്പെടുന്നു (S11< − 10 dB). ലോ നോയ്‌സ് ആംപ്ലിഫയറുകൾ (LNA-കൾ), പവർ ആംപ്ലിഫയറുകൾ, ഡിറ്റക്ടറുകൾ എന്നിവ സാധാരണയായി 50Ω ഇൻപുട്ട് ഇം‌പെഡൻസ് പൊരുത്തത്തോടെ രൂപകൽപ്പന ചെയ്‌തിരിക്കുന്നതിനാൽ, ഒരു 50Ω ഉറവിടം പരമ്പരാഗതമായി പരാമർശിക്കപ്പെടുന്നു.
ഒരു റെക്റ്റെന്നയിൽ, ആന്റിനയുടെ ഔട്ട്‌പുട്ട് നേരിട്ട് റക്റ്റിഫയറിലേക്ക് നൽകുന്നു, കൂടാതെ ഡയോഡിന്റെ രേഖീയമല്ലാത്തതിനാൽ ഇൻപുട്ട് ഇം‌പെഡൻസിൽ വലിയ വ്യതിയാനം സംഭവിക്കുന്നു, കപ്പാസിറ്റീവ് ഘടകം ആധിപത്യം പുലർത്തുന്നു. ഒരു 50Ω ആന്റിന അനുമാനിക്കുകയാണെങ്കിൽ, പ്രധാന വെല്ലുവിളി, താൽപ്പര്യത്തിന്റെ ആവൃത്തിയിൽ ഇൻപുട്ട് ഇം‌പെഡൻസിനെ റക്റ്റിഫയറിന്റെ ഇം‌പെഡൻസിലേക്ക് പരിവർത്തനം ചെയ്യുന്നതിനും ഒരു പ്രത്യേക പവർ ലെവലിനായി അത് ഒപ്റ്റിമൈസ് ചെയ്യുന്നതിനും ഒരു അധിക RF പൊരുത്തപ്പെടുത്തൽ നെറ്റ്‌വർക്ക് രൂപകൽപ്പന ചെയ്യുക എന്നതാണ്. ഈ സാഹചര്യത്തിൽ, കാര്യക്ഷമമായ RF മുതൽ DC പരിവർത്തനം ഉറപ്പാക്കാൻ എൻഡ്-ടു-എൻഡ് ഇം‌പെഡൻസ് ബാൻഡ്‌വിഡ്ത്ത് ആവശ്യമാണ്. അതിനാൽ, ആനുകാലിക ഘടകങ്ങൾ അല്ലെങ്കിൽ സ്വയം പൂരക ജ്യാമിതി ഉപയോഗിച്ച് ആന്റിനകൾക്ക് സൈദ്ധാന്തികമായി അനന്തമായ അല്ലെങ്കിൽ അൾട്രാ-വൈഡ് ബാൻഡ്‌വിഡ്ത്ത് നേടാൻ കഴിയുമെങ്കിലും, റെക്റ്റിഫയർ പൊരുത്തപ്പെടുത്തൽ നെറ്റ്‌വർക്ക് റെക്റ്റിഫയർ പൊരുത്തപ്പെടുത്തൽ നെറ്റ്‌വർക്ക് വഴി തടസ്സപ്പെടും.
ആന്റിനയ്ക്കും റക്റ്റിഫയറിനും ഇടയിലുള്ള പ്രതിഫലനങ്ങൾ കുറയ്ക്കുന്നതിലൂടെയും പവർ ട്രാൻസ്ഫർ പരമാവധിയാക്കുന്നതിലൂടെയും സിംഗിൾ-ബാൻഡ്, മൾട്ടി-ബാൻഡ് ഹാർവെസ്റ്റിംഗ് അല്ലെങ്കിൽ WPT നേടുന്നതിന് നിരവധി റെക്റ്റെന്ന ടോപ്പോളജികൾ നിർദ്ദേശിക്കപ്പെട്ടിട്ടുണ്ട്. റിപ്പോർട്ട് ചെയ്യപ്പെട്ട റെക്റ്റെന്ന ടോപ്പോളജികളുടെ ഘടനകൾ ചിത്രം 2 കാണിക്കുന്നു, അവയുടെ ഇം‌പെഡൻസ് മാച്ചിംഗ് ആർക്കിടെക്ചർ അനുസരിച്ച് തരംതിരിച്ചിരിക്കുന്നു. ഓരോ വിഭാഗത്തിനും എൻഡ്-ടു-എൻഡ് ബാൻഡ്‌വിഡ്ത്ത് (ഈ സാഹചര്യത്തിൽ, FoM) സംബന്ധിച്ച് ഉയർന്ന പ്രകടനമുള്ള റെക്റ്റെന്നകളുടെ ഉദാഹരണങ്ങൾ പട്ടിക 2 കാണിക്കുന്നു.
ചിത്രം 2 ബാൻഡ്‌വിഡ്ത്ത്, ഇം‌പെഡൻസ് പൊരുത്തപ്പെടുത്തലിന്റെ വീക്ഷണകോണിൽ നിന്നുള്ള റെക്റ്റെന്ന ടോപ്പോളജികൾ. (എ) സ്റ്റാൻഡേർഡ് ആന്റിനയുള്ള സിംഗിൾ-ബാൻഡ് റെക്റ്റെന്ന. (ബി) ഒരു ബാൻഡിൽ ഒരു റക്റ്റിഫയറും പൊരുത്തപ്പെടുന്ന നെറ്റ്‌വർക്കും ഉള്ള മൾട്ടിബാൻഡ് റെക്റ്റെന്ന (ഒന്നിലധികം പരസ്പരം കപ്പിൾ ചെയ്ത ആന്റിനകൾ ചേർന്നത്). (സി) ഓരോ ബാൻഡിനും ഒന്നിലധികം RF പോർട്ടുകളും പ്രത്യേക പൊരുത്തപ്പെടുന്ന നെറ്റ്‌വർക്കുകളും ഉള്ള ബ്രോഡ്‌ബാൻഡ് റെക്റ്റെന്ന. (ഡി) ബ്രോഡ്‌ബാൻഡ് ആന്റിനയും ബ്രോഡ്‌ബാൻഡ് പൊരുത്തപ്പെടുന്ന നെറ്റ്‌വർക്കും ഉള്ള ബ്രോഡ്‌ബാൻഡ് റെക്റ്റെന്ന. (ഇ) റക്റ്റിഫയറുമായി നേരിട്ട് പൊരുത്തപ്പെടുന്ന വൈദ്യുതപരമായി ചെറിയ ആന്റിന ഉപയോഗിക്കുന്ന സിംഗിൾ-ബാൻഡ് റെക്റ്റെന്ന. (എഫ്) റക്റ്റിഫയറുമായി സംയോജിപ്പിക്കുന്നതിന് സങ്കീർണ്ണമായ ഇം‌പെഡൻസുള്ള സിംഗിൾ-ബാൻഡ്, വൈദ്യുതപരമായി വലിയ ആന്റിന. (ജി) വിവിധ ആവൃത്തികളിൽ റക്റ്റിഫയറുമായി സംയോജിപ്പിക്കുന്നതിന് സങ്കീർണ്ണമായ ഇം‌പെഡൻസുള്ള ബ്രോഡ്‌ബാൻഡ് റെക്റ്റെന്ന.
സമർപ്പിത ഫീഡിൽ നിന്നുള്ള WPT, ആംബിയന്റ് RFEH എന്നിവ വ്യത്യസ്ത റെക്റ്റെന്ന ആപ്ലിക്കേഷനുകളാണെങ്കിലും, ആന്റിന, റക്റ്റിഫയർ, ലോഡ് എന്നിവയ്ക്കിടയിൽ എൻഡ്-ടു-എൻഡ് പൊരുത്തപ്പെടുത്തൽ നേടുന്നത് ബാൻഡ്‌വിഡ്ത്ത് വീക്ഷണകോണിൽ നിന്ന് ഉയർന്ന പവർ കൺവേർഷൻ കാര്യക്ഷമത (PCE) നേടുന്നതിന് അടിസ്ഥാനപരമാണ്. എന്നിരുന്നാലും, ചില പവർ ലെവലുകളിൽ (ടോപ്പോളജികൾ a, e, f) സിംഗിൾ-ബാൻഡ് PCE മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നതിന് ഉയർന്ന നിലവാരമുള്ള ഫാക്ടർ മാച്ചിംഗ് (താഴ്ന്ന S11) നേടുന്നതിൽ WPT റെക്റ്റെന്നകൾ കൂടുതൽ ശ്രദ്ധ കേന്ദ്രീകരിക്കുന്നു. സിംഗിൾ-ബാൻഡ് WPT യുടെ വിശാലമായ ബാൻഡ്‌വിഡ്ത്ത് ഡിറ്റ്യൂണിംഗ്, നിർമ്മാണ വൈകല്യങ്ങൾ, പാക്കേജിംഗ് പരാദങ്ങൾ എന്നിവയ്ക്കുള്ള സിസ്റ്റം പ്രതിരോധശേഷി മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നു. മറുവശത്ത്, RFEH റെക്റ്റെന്നകൾ മൾട്ടി-ബാൻഡ് പ്രവർത്തനത്തിന് മുൻഗണന നൽകുകയും bd, g ടോപ്പോളജികളിൽ പെടുകയും ചെയ്യുന്നു, കാരണം ഒരൊറ്റ ബാൻഡിന്റെ പവർ സ്പെക്ട്രൽ ഡെൻസിറ്റി (PSD) സാധാരണയായി കുറവായിരിക്കും.
3. ചതുരാകൃതിയിലുള്ള ആന്റിന ഡിസൈൻ
1. സിംഗിൾ-ഫ്രീക്വൻസി റെക്റ്റീന
സിംഗിൾ-ഫ്രീക്വൻസി റെക്റ്റെന്നയുടെ (ടോപ്പോളജി എ) ആന്റിന രൂപകൽപ്പന പ്രധാനമായും സ്റ്റാൻഡേർഡ് ആന്റിന രൂപകൽപ്പനയെ അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ളതാണ്, ഉദാഹരണത്തിന് ഗ്രൗണ്ട് പ്ലെയിനിൽ ലീനിയർ പോളറൈസേഷൻ (എൽപി) അല്ലെങ്കിൽ സർക്കുലർ പോളറൈസേഷൻ (സിപി) റേഡിയേറ്റിംഗ് പാച്ച്, ഡിപോൾ ആന്റിന, ഇൻവേർട്ടഡ് എഫ് ആന്റിന. ഒന്നിലധികം ആന്റിന യൂണിറ്റുകൾ അല്ലെങ്കിൽ ഒന്നിലധികം പാച്ച് യൂണിറ്റുകളുടെ മിക്സഡ് ഡിസി, ആർഎഫ് കോമ്പിനേഷൻ ഉപയോഗിച്ച് കോൺഫിഗർ ചെയ്ത ഡിസി കോമ്പിനേഷൻ അറേ അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ളതാണ് ഡിഫറൻഷ്യൽ ബാൻഡ് റെക്റ്റെന്ന.
നിർദ്ദേശിക്കപ്പെട്ട ആന്റിനകളിൽ പലതും സിംഗിൾ-ഫ്രീക്വൻസി ആന്റിനകളായതിനാലും സിംഗിൾ-ഫ്രീക്വൻസി WPT യുടെ ആവശ്യകതകൾ നിറവേറ്റുന്നതിനാലും, പരിസ്ഥിതി മൾട്ടി-ഫ്രീക്വൻസി RFEH തേടുമ്പോൾ, ഒന്നിലധികം സിംഗിൾ-ഫ്രീക്വൻസി ആന്റിനകളെ മൾട്ടി-ബാൻഡ് റെക്റ്റെന്നകളായി (ടോപ്പോളജി B) സംയോജിപ്പിച്ച് പവർ മാനേജ്മെന്റ് സർക്യൂട്ടിന് ശേഷം പരസ്പര കപ്ലിംഗ് സപ്രഷനും സ്വതന്ത്ര DC കോമ്പിനേഷനും ഉപയോഗിച്ച് RF അക്വിസിഷൻ ആൻഡ് കൺവേർഷൻ സർക്യൂട്ടിൽ നിന്ന് പൂർണ്ണമായും ഒറ്റപ്പെടുത്തുന്നു. ഇതിന് ഓരോ ബാൻഡിനും ഒന്നിലധികം പവർ മാനേജ്മെന്റ് സർക്യൂട്ടുകൾ ആവശ്യമാണ്, ഇത് ഒരു ബാൻഡിന്റെ DC പവർ കുറവായതിനാൽ ബൂസ്റ്റ് കൺവെർട്ടറിന്റെ കാര്യക്ഷമത കുറച്ചേക്കാം.
2. മൾട്ടി-ബാൻഡ്, ബ്രോഡ്‌ബാൻഡ് RFEH ആന്റിനകൾ
പരിസ്ഥിതി RFEH പലപ്പോഴും മൾട്ടി-ബാൻഡ് അക്വിസിഷനുമായി ബന്ധപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു; അതിനാൽ, സ്റ്റാൻഡേർഡ് ആന്റിന ഡിസൈനുകളുടെ ബാൻഡ്‌വിഡ്ത്ത് മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നതിനും ഡ്യുവൽ-ബാൻഡ് അല്ലെങ്കിൽ ബാൻഡ് ആന്റിന അറേകൾ രൂപപ്പെടുത്തുന്നതിനുള്ള രീതികൾക്കും വിവിധ സാങ്കേതിക വിദ്യകൾ നിർദ്ദേശിക്കപ്പെട്ടിട്ടുണ്ട്. ഈ വിഭാഗത്തിൽ, RFEH-കൾക്കായുള്ള ഇഷ്ടാനുസൃത ആന്റിന ഡിസൈനുകളും, റെക്റ്റെന്നകളായി ഉപയോഗിക്കാൻ സാധ്യതയുള്ള ക്ലാസിക് മൾട്ടി-ബാൻഡ് ആന്റിനകളും ഞങ്ങൾ അവലോകനം ചെയ്യുന്നു.
കോപ്ലാനർ വേവ്‌ഗൈഡ് (CPW) മോണോപോൾ ആന്റിനകൾ ഒരേ ഫ്രീക്വൻസിയിലുള്ള മൈക്രോസ്ട്രിപ്പ് പാച്ച് ആന്റിനകളേക്കാൾ കുറഞ്ഞ വിസ്തീർണ്ണം മാത്രമേ എടുക്കൂ, LP അല്ലെങ്കിൽ CP തരംഗങ്ങൾ ഉത്പാദിപ്പിക്കുന്നു, കൂടാതെ ബ്രോഡ്‌ബാൻഡ് പരിസ്ഥിതി റെക്റ്റെന്നകൾക്ക് പലപ്പോഴും ഉപയോഗിക്കുന്നു. ഐസൊലേഷൻ വർദ്ധിപ്പിക്കാനും ഗെയിൻ മെച്ചപ്പെടുത്താനും റിഫ്ലക്ഷൻ പ്ലാനുകൾ ഉപയോഗിക്കുന്നു, ഇത് പാച്ച് ആന്റിനകൾക്ക് സമാനമായ റേഡിയേഷൻ പാറ്റേണുകൾക്ക് കാരണമാകുന്നു. 1.8–2.7 GHz അല്ലെങ്കിൽ 1–3 GHz പോലുള്ള ഒന്നിലധികം ഫ്രീക്വൻസി ബാൻഡുകൾക്കുള്ള ഇം‌പെഡൻസ് ബാൻഡ്‌വിഡ്ത്ത് മെച്ചപ്പെടുത്താൻ സ്ലോട്ട് ചെയ്ത കോപ്ലാനർ വേവ്‌ഗൈഡ് ആന്റിനകൾ ഉപയോഗിക്കുന്നു. മൾട്ടി-ബാൻഡ് റെക്റ്റെന്ന ഡിസൈനുകളിൽ കപ്പിൾഡ്-ഫെഡ് സ്ലോട്ട് ആന്റിനകളും പാച്ച് ആന്റിനകളും സാധാരണയായി ഉപയോഗിക്കുന്നു. ഒന്നിലധികം ബാൻഡ്‌വിഡ്ത്ത് മെച്ചപ്പെടുത്തൽ സാങ്കേതികത ഉപയോഗിക്കുന്ന ചില റിപ്പോർട്ട് ചെയ്ത മൾട്ടി-ബാൻഡ് ആന്റിനകളെ ചിത്രം 3 കാണിക്കുന്നു.
ചിത്രം 3
ആന്റിന-റെക്റ്റിഫയർ ഇം‌പെഡൻസ് പൊരുത്തപ്പെടുത്തൽ
ഒരു നോൺലീനിയർ റക്റ്റിഫയറുമായി 50Ω ആന്റിന പൊരുത്തപ്പെടുത്തുന്നത് വെല്ലുവിളി നിറഞ്ഞതാണ്, കാരണം അതിന്റെ ഇൻപുട്ട് ഇം‌പെഡൻസ് ആവൃത്തി അനുസരിച്ച് വളരെയധികം വ്യത്യാസപ്പെടുന്നു. ടോപ്പോളജികൾ A, B എന്നിവയിൽ (ചിത്രം 2), പൊതുവായ പൊരുത്തപ്പെടുത്തൽ നെറ്റ്‌വർക്ക് ലംപ്ഡ് എലമെന്റുകൾ ഉപയോഗിക്കുന്ന ഒരു LC പൊരുത്തപ്പെടുത്തലാണ്; എന്നിരുന്നാലും, ആപേക്ഷിക ബാൻഡ്‌വിഡ്ത്ത് സാധാരണയായി മിക്ക ആശയവിനിമയ ബാൻഡുകളേക്കാളും കുറവാണ്. 6 GHz-ന് താഴെയുള്ള മൈക്രോവേവ്, മില്ലിമീറ്റർ-വേവ് ബാൻഡുകളിൽ സിംഗിൾ-ബാൻഡ് സ്റ്റബ് പൊരുത്തപ്പെടുത്തൽ സാധാരണയായി ഉപയോഗിക്കുന്നു, കൂടാതെ റിപ്പോർട്ട് ചെയ്യപ്പെട്ട മില്ലിമീറ്റർ-വേവ് റെക്റ്റെന്നകൾക്ക് അന്തർലീനമായി ഇടുങ്ങിയ ബാൻഡ്‌വിഡ്ത്ത് ഉണ്ട്, കാരണം അവയുടെ PCE ബാൻഡ്‌വിഡ്ത്ത് ഔട്ട്‌പുട്ട് ഹാർമോണിക് സപ്രഷൻ വഴി തടസ്സപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു, ഇത് 24 GHz ലൈസൻസില്ലാത്ത ബാൻഡിലെ സിംഗിൾ-ബാൻഡ് WPT ആപ്ലിക്കേഷനുകൾക്ക് അവയെ പ്രത്യേകിച്ച് അനുയോജ്യമാക്കുന്നു.
സി, ഡി ടോപ്പോളജികളിലെ റെക്റ്റെന്നകൾക്ക് കൂടുതൽ സങ്കീർണ്ണമായ മാച്ചിംഗ് നെറ്റ്‌വർക്കുകളുണ്ട്. ബ്രോഡ്‌ബാൻഡ് മാച്ചിംഗിനായി പൂർണ്ണമായും വിതരണം ചെയ്ത ലൈൻ മാച്ചിംഗ് നെറ്റ്‌വർക്കുകൾ നിർദ്ദേശിക്കപ്പെട്ടിട്ടുണ്ട്, ഔട്ട്‌പുട്ട് പോർട്ടിൽ ഒരു RF ബ്ലോക്ക്/DC ഷോർട്ട് സർക്യൂട്ട് (പാസ് ഫിൽട്ടർ) അല്ലെങ്കിൽ ഡയോഡ് ഹാർമോണിക്‌സിനുള്ള റിട്ടേൺ പാത്ത് ആയി ഒരു DC ബ്ലോക്കിംഗ് കപ്പാസിറ്റർ. റക്റ്റിഫയർ ഘടകങ്ങൾ പ്രിന്റഡ് സർക്യൂട്ട് ബോർഡ് (പിസിബി) ഇന്റർഡിജിറ്റേറ്റഡ് കപ്പാസിറ്ററുകൾ ഉപയോഗിച്ച് മാറ്റിസ്ഥാപിക്കാം, അവ വാണിജ്യ ഇലക്ട്രോണിക് ഡിസൈൻ ഓട്ടോമേഷൻ ഉപകരണങ്ങൾ ഉപയോഗിച്ച് സമന്വയിപ്പിക്കുന്നു. മറ്റ് റിപ്പോർട്ട് ചെയ്യപ്പെട്ട ബ്രോഡ്‌ബാൻഡ് റെക്റ്റെന്ന മാച്ചിംഗ് നെറ്റ്‌വർക്കുകൾ താഴ്ന്ന ഫ്രീക്വൻസികളുമായി മാച്ചിംഗിനായി ലംപ്ഡ് എലമെന്റുകളും ഇൻപുട്ടിൽ ഒരു RF ഷോർട്ട് സൃഷ്ടിക്കുന്നതിന് ഡിസ്ട്രിബ്യൂട്ടഡ് എലമെന്റുകളും സംയോജിപ്പിക്കുന്നു.
ഒരു സ്രോതസ്സിലൂടെ ലോഡ് നിരീക്ഷിക്കുന്ന ഇൻപുട്ട് ഇം‌പെഡൻസിൽ വ്യത്യാസം വരുത്തുന്നത് (സോഴ്‌സ്-പുൾ ടെക്നിക് എന്നറിയപ്പെടുന്നു) ലംപ്ഡ് അല്ലെങ്കിൽ ഡിസ്ട്രിബ്യൂട്ടഡ് സർക്യൂട്ടുകളെ അപേക്ഷിച്ച് 57% ആപേക്ഷിക ബാൻഡ്‌വിഡ്ത്ത് (1.25–2.25 GHz) ഉം 10% ഉയർന്ന PCE ഉം ഉള്ള ഒരു ബ്രോഡ്‌ബാൻഡ് റക്റ്റിഫയർ രൂപകൽപ്പന ചെയ്യാൻ ഉപയോഗിച്ചു. മാച്ചിംഗ് നെറ്റ്‌വർക്കുകൾ സാധാരണയായി 50Ω ബാൻഡ്‌വിഡ്ത്തിൽ മുഴുവൻ ആന്റിനകളുമായി പൊരുത്തപ്പെടുത്തുന്നതിനാണ് രൂപകൽപ്പന ചെയ്‌തിരിക്കുന്നതെങ്കിലും, ബ്രോഡ്‌ബാൻഡ് ആന്റിനകൾ നാരോബാൻഡ് റക്റ്റിഫയറുകളുമായി ബന്ധിപ്പിച്ചിട്ടുള്ളതായി സാഹിത്യത്തിൽ റിപ്പോർട്ടുകളുണ്ട്.
സി, ഡി ടോപ്പോളജികളിൽ ഹൈബ്രിഡ് ലംപ്ഡ്-എലമെന്റ്, ഡിസ്ട്രിബ്യൂട്ടഡ്-എലമെന്റ് മാച്ചിംഗ് നെറ്റ്‌വർക്കുകൾ വ്യാപകമായി ഉപയോഗിച്ചുവരുന്നു, സീരീസ് ഇൻഡക്ടറുകളും കപ്പാസിറ്ററുകളുമാണ് ഏറ്റവും സാധാരണയായി ഉപയോഗിക്കുന്ന ലംപ്ഡ് എലമെന്റുകൾ. സ്റ്റാൻഡേർഡ് മൈക്രോസ്ട്രിപ്പ് ലൈനുകളേക്കാൾ കൂടുതൽ കൃത്യമായ മോഡലിംഗും നിർമ്മാണവും ആവശ്യമുള്ള ഇന്റർഡിജിറ്റേറ്റഡ് കപ്പാസിറ്ററുകൾ പോലുള്ള സങ്കീർണ്ണമായ ഘടനകളെ ഇവ ഒഴിവാക്കുന്നു.
ഡയോഡിന്റെ രേഖീയമല്ലാത്തതിനാൽ റക്റ്റിഫയറിലേക്കുള്ള ഇൻപുട്ട് പവർ ഇൻപുട്ട് ഇം‌പെഡൻസിനെ ബാധിക്കുന്നു. അതിനാൽ, ഒരു പ്രത്യേക ഇൻപുട്ട് പവർ ലെവലിനും ലോഡ് ഇം‌പെഡൻസിനും വേണ്ടി PCE പരമാവധിയാക്കുന്നതിനാണ് റെക്റ്റെന്ന രൂപകൽപ്പന ചെയ്തിരിക്കുന്നത്. 3 GHz-ന് താഴെയുള്ള ഫ്രീക്വൻസികളിൽ ഡയോഡുകൾ പ്രാഥമികമായി കപ്പാസിറ്റീവ് ഹൈ ഇം‌പെഡൻ‌സായതിനാൽ, പൊരുത്തപ്പെടുന്ന നെറ്റ്‌വർക്കുകൾ ഇല്ലാതാക്കുന്നതോ ലളിതവൽക്കരിച്ച പൊരുത്തപ്പെടുന്ന സർക്യൂട്ടുകൾ കുറയ്ക്കുന്നതോ ആയ ബ്രോഡ്‌ബാൻഡ് റെക്റ്റെന്നകൾ Prf>0 dBm ഉം 1 GHz-ന് മുകളിലുള്ള ഫ്രീക്വൻസികളിൽ ശ്രദ്ധ കേന്ദ്രീകരിച്ചിരിക്കുന്നു, കാരണം ഡയോഡുകൾക്ക് കുറഞ്ഞ കപ്പാസിറ്റീവ് ഇം‌പെഡൻസും ആന്റിനയുമായി നന്നായി പൊരുത്തപ്പെടുത്താനും കഴിയും, അങ്ങനെ 1,000Ω-ൽ കൂടുതൽ ഇൻപുട്ട് റിയാക്റ്റൻസുകളുള്ള ആന്റിനകളുടെ രൂപകൽപ്പന ഒഴിവാക്കുന്നു.
CMOS റെക്റ്റെന്നകളിൽ അഡാപ്റ്റീവ് അല്ലെങ്കിൽ റീകോൺഫിഗർ ചെയ്യാവുന്ന ഇം‌പെഡൻസ് പൊരുത്തപ്പെടുത്തൽ കണ്ടെത്തിയിട്ടുണ്ട്, അവിടെ മാച്ചിംഗ് നെറ്റ്‌വർക്കിൽ ഓൺ-ചിപ്പ് കപ്പാസിറ്റർ ബാങ്കുകളും ഇൻഡക്ടറുകളും അടങ്ങിയിരിക്കുന്നു. സ്റ്റാൻഡേർഡ് 50Ω ആന്റിനകൾക്കും സഹ-രൂപകൽപ്പന ചെയ്ത ലൂപ്പ് ആന്റിനകൾക്കും സ്റ്റാറ്റിക് CMOS മാച്ചിംഗ് നെറ്റ്‌വർക്കുകൾ നിർദ്ദേശിച്ചിട്ടുണ്ട്. ലഭ്യമായ പവറിനെ ആശ്രയിച്ച് ആന്റിനയുടെ ഔട്ട്‌പുട്ട് വ്യത്യസ്ത റക്റ്റിഫയറുകളിലേക്കും മാച്ചിംഗ് നെറ്റ്‌വർക്കുകളിലേക്കും നയിക്കുന്ന സ്വിച്ചുകളെ നിയന്ത്രിക്കാൻ നിഷ്ക്രിയ CMOS പവർ ഡിറ്റക്ടറുകൾ ഉപയോഗിക്കുന്നതായി റിപ്പോർട്ട് ചെയ്യപ്പെട്ടിട്ടുണ്ട്. ലംപ്ഡ് ട്യൂണബിൾ കപ്പാസിറ്ററുകൾ ഉപയോഗിച്ച് ഒരു റീകോൺഫിഗർ ചെയ്യാവുന്ന മാച്ചിംഗ് നെറ്റ്‌വർക്ക് നിർദ്ദേശിക്കപ്പെട്ടിട്ടുണ്ട്, ഇത് വെക്റ്റർ നെറ്റ്‌വർക്ക് അനലൈസർ ഉപയോഗിച്ച് ഇൻപുട്ട് ഇം‌പെഡൻസ് അളക്കുമ്പോൾ ഫൈൻ-ട്യൂണിംഗ് വഴി ട്യൂൺ ചെയ്യുന്നു. റീകോൺഫിഗർ ചെയ്യാവുന്ന മൈക്രോസ്ട്രിപ്പ് മാച്ചിംഗ് നെറ്റ്‌വർക്കുകളിൽ, ഡ്യുവൽ-ബാൻഡ് സവിശേഷതകൾ നേടുന്നതിന് മാച്ചിംഗ് സ്റ്റബുകൾ ക്രമീകരിക്കുന്നതിന് ഫീൽഡ് ഇഫക്റ്റ് ട്രാൻസിസ്റ്റർ സ്വിച്ചുകൾ ഉപയോഗിച്ചിട്ടുണ്ട്.
ആന്റിനകളെക്കുറിച്ച് കൂടുതലറിയാൻ, ദയവായി സന്ദർശിക്കുക:
പോസ്റ്റ് സമയം: ഓഗസ്റ്റ്-09-2024
