تحليل، طراحي و شبيه‌سازي آنتن در سيستم‌هاي انتقال اطلاعات و توان بي‌سيم

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي برق

كارشناسي ارشد

روش برداشت انرژي بي‌سيم (WEH) به عنوان يك راه حل مورد توجه براي افزايش طول عمر شبكه‌هاي بي‌سيم با انرژي محدود، ظهوركرده است. با استفاده از فناوري WEH، دستگاه‌هاي بي‌سيم قادر به برداشت انرژي از طريق منابع طبيعي محيطي يا سيگنال‌هاي RF ارسال شده توسط فرستنده‌هاي بي‌سيم هستند. انتقال توان بي‌سيم (WPT) يك راه حل مناسب براي تسهيل شبكه‌هاي ارتباطي كارآمد و پايدار براي به كارگيري در دستگاه‌هاي ارتباطي با انرژي محدود ارائه مي‌دهد. فناوري WPT امكان انتقال بي‌سيم اطلاعات و توان (WIPT) را به طور همزمان فراهم مي‌كند. WPT مبتني برRF از ويژگي‌هاي ميدان دور امواج الكترومغناطيسي بهره مي‌برد در نتيجه براي كاربردهايي با مسافت‌هاي طولاني (صدها متر) قابل استفاده است. جزء اصلي مورد استفاده براي تبديل انرژيRF به توان DC قابل استفاده در دستگاه‌ها، يك آنتن يكسوساز است كه اصطلاحاً آن را Rectenna مي‌نامند. در ميان عناصر مختلف Rectenna، آنتن يكي از عناصر اصلي است كه وظيفه‌ي جمع‌آوري سيگنال‌هايRF ورودي را بر عهده دارد. در اين پژوهش طراحي، شبيه‌سازي و ساخت آنتن ريزنواري مناسب جهت استفاده در سيستم برداشت انرژي بي‌سيم با تأكيد بر كاربرد در تلفن‌هاي همراه صورت گرفته است. اين ساختار شامل وصله‌ي تشعشعي به شكل حلقه با خط تغذيه‌ي ريزنواري و صفحه زمين ناقص است كه بر روي زيرنهشت FR-4 با ابعاد كلي 6/1 × 40 × 60 (بر حسب ميلي‌متر) پياده‌سازي شده است. پهناي باند آنتن شامل سه باند فركانسي 965-935 مگاهرتز، 8/2-6/1 گيگاهرتز و 6/5-4 گيگاهرتز است كه كاربردهاي مخابراتي مختلفي از جمله GSM 900 (965-935 مگاهرتز)، GSM 1800 (1880-1710 مگاهرتز)، 3G (2100 مگاهرتز)، 4G LTE (2500 مگاهرتز)، 5G (كمتر از 6 گيگاهرتز)، WLAN (4/2 و 2/5 گيگاهرتز) و WiMAX (5/2 و 5/5 گيگاهرتز) را پوشش مي‌دهد. با توجه به پهناي باند گسترده كه بيشتر باندهاي مخابراتي معروف را شامل مي‌شود انتظار مي‌رود كه آنتن قادر به برداشت انرژي بي‌سيم در سطح قابل قبولي باشد. با توجه به پايين بودن بازده تشعشعي و بهره‌ي آنتن در باند فركانسي GSM 900، با استفاده از روش حذف بخشي از زيرنهشت، بازده و بهره‌ي تشعشعي آنتن بهبود داده شده است و در نهايت متوسط بهره‌ي آنتن در هر يك از سه باند فركانسي مذكور به ترتيب dBi 0/48، dBi 3/5و dBi 2/9 به دست آمده است كه با توجه به ابعاد آنتن مقادير قابل قبولي است.

214371

مخابرات ميدان و موج

مهندسي برق و كامپيوتر

دانشگاه صنعتي اصفهان

محسن مداح علي، احمد بخت افروز

ذاكر حسين فيروزه