برداشت انرژي الكترومغناطيسي با استفاده از سلول هاي متامتريالي

كارشناسي ارشد

امروزه استفاده از ساختارهاي فراماده در كاربردهاي مختلف بسيار مورد توجه قرار گرفته است. برداشت انرژي الكترومغناطيسي با استفاده از اين ساختارها نيز يكي از كابردهاي جديد فراماده مي باشد. منظور از برداشت كننده هاي انرژي الكترومغناطيسي ساختارهايي مي باشند كه انرژي موج تابشي را گرفته و تحويل بار مي دهند. سلول هاي فراماده اي بر اساس تشديدگرهاي حلقه گسسته به دليل قابليت رزونانس در طول موج هايي بزرگتر از ابعاد فيزيكي آن ها انتخاب مناسبي براي طراحي سلول واحدهاي برداشت كننده انرژي مي باشند. ساختارهاي اين چنيني به دليل سادگي ساخت و همچنين قابليت مرتفع كردن مشكلات ناشي از استفاده از آرايه هاي آنتني مورد توجه قرار گرفته است. ساختارهاي فراماده اي در مقايسه با آرايه هاي آنتني داراي بازدهي برداشت انرژي بسيار بالاتري مي باشند. برداشت كننده هاي فراماده اي ارائه شده قبلي عموما داراي المان مقاومتي جهت مدل سازي امپدانس ورودي طبقه يكسوساز مي باشند كه راندمان برداشت انرژي، به صورت نسبت توان تحويل داده شده به اين مقاومت ها به توان در دسترس آرايه مي باشد. اما بازدهي اين سلول ها، اغلب داراي حساسيت بالايي نسبت به تغيير پلاريزاسيون موج تابشي مي باشد. لذا در اين پايان نامه ابتدا تلاش بر غيرحساس نمودن اين ساختارها نسبت به تغيير زاويه پلاريزاسيون در فركانس ISM (2.45 GHz) شده و در مرحله بعد سلول واحد دوبانده غيرحساس به زاويه پلاريزاسيون معرفي مي شود. در گام بعدي با استفاده از الگوريتم بهينه سازي ازدحام ذرات گسسته باينري (BPSO) بازدهي برداشت انرژي در باند دوم (5.8 GHz)، بهبود داده شده است. نهايتا يك آرايه 9×9 از سلول هاي برداشت كننده انرژي ساخته شده و نتايج اندازه گيري و راستي آزمايي سلول واحد پيشنهادي مورد بررسي قرار گرفته است. نتايج اندازه گيري نشان مي دهد سلول واحد پيشنهادي در زواياي مختلف پلاريزاسيون داري راندمان برداشت حداقل 90 درصد مي باشد. از طرفي سلول واحد پيشنهادي دوباندي نيز راندمان برداشت انرژي را در زواياي مختلف پلاريزاسيون حفظ مي كند. در گام نهايي با در نظر گرفتن ملاحظات ساخت، خروجي الگوريتم بهينه سازي اصلاح شده و مجددا راندمان برداشت راستي آزمايي مي شود.

189894

دانشگاه علم و صنعت ايران

دكتر وحيد نيري

مخابرات ميدان

دكتر محمد سليماني