一个可扩展的,广角的超表面阵列,用于收集电磁能量
Wenping Li1, Tao Shen1, Binzhen Zhang2
1Faculty of Information Engineering and Automation, Kunming University of Science and Technology, Kunming 650093, China.
Micromachines
|July 27, 2024
概括
这项研究介绍了一种超表面阵列,用于有效地从Wi-Fi信号中收集电磁能量. 开发的系统实现了72%的无线电频直流转换效率,用于无线电力传输.
科学领域:
- 电磁学 电磁学 电磁学 电磁学
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 电气工程 电气工程
背景情况:
- 无线通信技术,如Wi-Fi,产生显著的环境电磁 (EM) 能量.
- 有效地收集这种环境电磁能量对于为低功耗电子设备提供动力,并使物联网 (IoT) 成为可能至关重要.
- 超表面为操纵电磁波提供了独特的功能,使其成为能量收集应用的前景.
研究的目的:
- 设计和演示一个超表面阵列,以有效地收集电磁能量,特别是在Wi-Fi频段内.
- 整合一个整流器电路和负载电阻与金属表面阵列,用于直流 (DC) 能源发电.
- 通过制造和测试原型来验证拟议的设计.
主要方法:
- 设计了一个超表面阵列,由相互连接的单元细胞组成,形成能量传输通道.
- 一个单系列二极管整流器电路和负载电阻在通道端子上被共平面集成.
- 超表面阵列的5x7原型被制造并在无声室中测试.
主要成果:
- 超表面阵列通过其相互连接的通道有效地转移和集中发生的电磁力.
- 整合整流器电路成功地将Wi-Fi频段的射频 (RF) 能量转换为直流电源.
- 制造出来的原型在5.9GHz的输入功率为7dBm时,达到72%的最大RF-to-DC转换效率.
结论:
- 开发的超表面阵列是一个可行的解决方案,可以有效地从Wi-Fi频段收集电磁能量.
- 综合设计促进了电磁功率的集中,并随后用于直流能量采集的整顿.
- 实验结果证实了设计的合理性,并证明了其在实际无线电力传输应用中的潜力.
