双频,广角和高捕获效率的超表面用于收集电磁能
Abdulrahman Ahmed Ghaleb Amer1, Nurmiza Othman1,2, Syarfa Zahirah Sapuan1,2
1Faculty of Electrical and Electronic Engineering, Universiti Tun Hussein Onn Malaysia, UTHM, Batu Pahat 86400, Johor, Malaysia.
Nanomaterials (Basel, Switzerland)
|July 14, 2023
概括
这项研究介绍了一种双频段的超表面,用于在Wi-Fi频率上有效收集电磁能量. 新的设计实现了高效率和广的接收角度,简化了电网集成.
科学领域:
- 超材料和纳米光子学
- 电磁工程 电磁工程 电磁工程
- 收集能源的技术 收集能源的技术
背景情况:
- 超表面 (MS) 为高级应用提供独特的电磁特性.
- 有效地收集环境电磁 (EM) 能量,特别是来自Wi-Fi频段的能量,对于供电低功耗设备至关重要.
- 现有的能源采集解决方案经常面临效率和接收角度的局限性.
研究的目的:
- 设计和演示一个双频段的超表面,以实现高效的电磁能收获.
- 为了实现广泛的接收角度,以增强能量捕获.
- 简化能源采集系统与电力网络的整合.
主要方法:
- 设计了一种双频段的超表面单元细胞,该单元细胞由在低损耗基板上的圆形分割环共振器组成.
- 在基板之间加入了一层空气层,以提高收获效率.
- 进行全波电磁模拟以分析性能.
- 一台5x5单元细胞的地表收割机被制造并经过实验验证.
主要成果:
- 超表面实现了接近单元的效率:97%在2.4GHz和94%在5.4GHz的正常发生率.
- 收割机表现出高达60°斜率的强大性能.
- 实验测量与模拟结果非常相匹配,验证了设计.
结论:
- 拟议的双频超表面对电磁能收获具有高度效率.
- 它的宽接收角度和简化的单端口设计使其适合各种微波应用.
- 这项技术对无线电力传输和自动供电电子系统具有前景.
