렉테나

Rectenna

정류 안테나(정류 안테나)는 전자기 에너지를 직류(DC) 전기로 변환하는 데 사용되는 특수한 유형의 수신 안테나입니다.그것들은 무선전파를 통해 전력을 전달하는 무선전송시스템에 사용된다.단순한 리텐나 소자는 다이폴 소자에 RF 다이오드가 접속된 다이폴 안테나로 구성됩니다.다이오드는 전자파에 의해 안테나에 유도된 AC를 정류하여 다이오드에 연결된 부하에 전력을 공급하는 DC 전원을 생성합니다.숏키 다이오드는 일반적으로 전압 강하가 가장 낮고 속도가 빠르기 때문에 전도 및 [1]스위칭에 의한 전력 손실이 가장 낮기 때문에 사용됩니다.대형 직장은 다이폴 안테나 등의 많은 수전 소자 배열로 구성됩니다.

A printed rectenna lighting an LED from a Powercast 915 MHz transmitter, flexible meshed antenna bent with a red LED light
Powercast 915MHz 송신기에서 LED를 점등하는 프린트 메쉬 리텐나

전력 송신 애플리케이션

1960년대 렉테나의 발명은 장거리 무선 전력 전송을 가능하게 했다.리테나는 1964년에 발명되었고 1969년에 미국의[2] 전기 기술자 윌리엄 C에 의해 특허를 받았다. 브라운은 지상에서 전송되는 마이크로파로 작동되는 모형 헬리콥터로 그것을 시연했고, 부착된 직진기로 [3]수신했다.1970년대 이후, 리테나 연구의 주요 동기 중 하나는 제안된 태양 발전 위성을 위한 수신 안테나를 개발하는 것이었다. 이 안테나는 태양 전지로 우주 공간의 태양으로부터 에너지를 수집하여 마이크로파로서 거대한 리테나 [4]어레이로 지구로 보내진다.제안된 군사 어플리케이션은 지상에서 나오는 전자파로 무인 정찰기를 작동시켜 장시간 상공에 머물 수 있게 하는 것이다.

5G K밴드(20~26.5GHz)의 전력을 얻기 위해 섬유기판 위에 제작된 웨어러블 밀리파 섬유 리텐나

최근에는 소형 무선 마이크로일렉트로닉스 디바이스의 전원으로서 렉테나를 사용하는 것에 관심이 높아지고 있습니다.현재 가장 많이 사용되는 것은 RFID 태그, 근접 카드 및 비접촉형 스마트 카드입니다.이 카드에는 소형 직류 안테나 소자에 의해 전원이 공급되는 집적회로(IC)가 포함되어 있습니다.장치가 전자 판독 장치 근처에 있으면 판독기로부터의 전파가 리텐나에 의해 수신되어 IC에 전원이 공급되고, IC는 데이터를 판독기로 다시 전송합니다.

무선 주파수 정류장

안테나 및 복조 다이오드(정류기)를 사용하는 가장 단순한 크리스털 라디오 수신기는 실제로는 직류 안테나이지만, 헤드폰에 신호를 보내기 전에 DC 컴포넌트를 폐기합니다.강한 전파 송신기 근처에 사는 사람들은 가끔 긴 수신 안테나를 사용하면 전구를 [5]켤 수 있는 충분한 전력을 얻을 수 있다는 것을 발견하곤 한다.

단, 이 예에서는 캡처 영역이 제한된 안테나를 1개만 사용합니다.1개의 레테나 어레이는 넓은 영역에 걸쳐 여러 개의 안테나를 사용하여 더 많은 에너지를 포착합니다.

연구진은 특히 IoT [6]어플리케이션의 경우 원격지역 및 분산형 센서에 직류관을 사용하는 실험을 진행하고 있습니다.

RF 정류장은 여러 가지 형태의 무선 전력 전송에 사용됩니다.마이크로파 범위에서 실험 장치는 85~90%[7]의 전력 변환 효율에 도달했습니다.레테나의 기록적인 [8]변환 효율은 2.45GHz의 경우 90.6%이며, 5.82GHz의 [8]경우 약 82%의 낮은 효율이 달성됩니다.

광직장

주요 기사:광정류장

원칙적으로 나노 기술에 사용되는 비율로 축소된 유사한 장치는 빛을 전기로 직접 변환하는 데 사용될 수 있습니다.이런 유형의 장치를 광직류 안테나(또는 "난테나")[9][10][11]라고 합니다.이론적으로 장치가 축소되어도 높은 효율성을 유지할 수 있지만, 현재까지 효율은 제한되고 있으며, 광 주파수에서 정정이 이루어졌다는 확실한 증거는 없습니다.미주리 대학교는 이전에 저비용, 고효율 광주파수 직류 개발 작업을 보고한 바 있다.[12]코네티컷 대학과 펜 스테이트 알토나가 국립 과학 [13]재단의 보조금을 사용하여 공동으로 다른 프로토타입 장치를 조사했습니다.원자층 증착을 사용하면 태양에너지의 전기에 대한 변환 효율이 70% 이상 달성될 수 있다고 제안되었다.

광직류테나 테크놀로지의 성공에는, 다음의 2개의 주요한 복잡한 요인이 있습니다.

  1. 광학 파장을 결합할 수 있을 만큼 작은 안테나를 제작하는 것.
  2. ~500THz의 주파수로 고주파 발진을 정류할 수 있는 초고속 다이오드 생성.

다음은 광학적 및 근광학적 방사선을 보정하기에 충분히 빠른 다이오드를 생성하는 잠재적 경로의 몇 가지 예입니다.

기하 다이오드

주요 기사:기하 다이오드

이러한 초고속 다이오드를 만들기 위한 유망한 경로는 "기하 다이오드"[14]의 형태였다.그래핀 기하학적 다이오드는 테라헤르츠 [15]방사선을 교정하는 것으로 보고되었다.2020년 4월에는 실리콘 [16]나노와이어에서 기하학적 다이오드가 보고되었다.와이어는 최대 40GHz를 수리하기 위해 실험적으로 보여졌지만, 계측기에 제한이 있어 이론적으로도 THz 영역의 신호를 수리할 수 있습니다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ Guler, Ulkuhan; Sendi, Mohammad S. E.; Ghovanloo, Maysam (2017). "A dual-mode passive rectifier for wide-range input power flow". 2017 IEEE 60th International Midwest Symposium on Circuits and Systems (MWSCAS). pp. 1376–1379. doi:10.1109/MWSCAS.2017.8053188. ISBN 978-1-5090-6389-5. S2CID 31003912.
  2. ^ US 343467 마이크로파에서 DC 컨버터 William C.브라운 등 1965년 5월 5일 제출, 1969년 3월 25일 허가
  3. ^ "William C. Brown". Project #07-1726: Cutting the Cord. 2007–2008 Internet Science & Technology Fair, Mainland High School. 2012. Retrieved 2012-03-30.
  4. ^ Torrey, Lee (1980-07-10). "A trap to harness the sun". New Scientist. 87 (1209): 124–127. ISSN 0262-4079. Retrieved 2012-03-30.
  5. ^ "76.09 — Radio transmitter lights antenna bulb".
  6. ^ "Over to you: Mythical electricity?". The Daily Telegraph. 2004-11-24. Archived from the original on 2009-06-28. Retrieved 2009-06-25.
  7. ^ Zhang, J. (2000). Rectennas for RF wireless energy harvesting (PhD Thesis).
  8. ^ a b McSpadden, J.O., Fan, L 및 Kai Chang, "고변환 효율 5.8GHz 직류의 설계와 실험", IEEE 트랜스. 마이크로파 이론과 기술, 제46권, 제12호, 1998년 12월, 페이지 2053–2060. http://citeseerx.ist.psu.edu/viewdoc/download?doi=10.1.1.475.3488&rep=rep1&type=pdf
  9. ^ Sharma, Asha; Singh, Virendra; Bougher, Thomas L.; Cola, Baratunde A. (2015-10-09). "A carbon nanotube optical rectenna". Nature Nanotechnology. 10 (12): 1027–1032. Bibcode:2015NatNa..10.1027S. doi:10.1038/nnano.2015.220. PMID 26414198.
  10. ^ "First optical rectenna -- combined rectifier and antenna -- converts light to DC current". EurekAlert! (Press release). 2015-09-28.
  11. ^ 특허출원 WO 2014063149는 관련된다.
  12. ^ "New solar technology could break photovoltaic limits" (Press release). University of Missouri. 2011-05-16.
  13. ^ Poitras, Colin (2013-02-04). "UConn Professor's Patented Technique Key to New Solar Power Technology" (Press release).
  14. ^ Zhu, Z. (2013). Rectenna Solar Cells. New York, USA: Springer. pp. 209–227.
  15. ^ Zhu, Zixu; Joshi, Saumil; Grover, Sachit; Moddel, Garret (2013-04-15). "Graphene geometric diodes for terahertz rectennas". Journal of Physics D: Applied Physics. 46 (18): 185101. doi:10.1088/0022-3727/46/18/185101. ISSN 0022-3727.
  16. ^ Custer, James P.; Low, Jeremy D.; Hill, David J.; Teitsworth, Taylor S.; Christesen, Joseph D.; McKinney, Collin J.; McBride, James R.; Brooke, Martin A.; Warren, Scott C.; Cahoon, James F. (2020-04-10). "Ratcheting quasi-ballistic electrons in silicon geometric diodes at room temperature". Science. 368 (6487): 177–180. doi:10.1126/science.aay8663. ISSN 0036-8075. PMID 32273466. S2CID 215550903.

외부 링크

Wikimedia Commons에는 Rectennas 관련 미디어가 있습니다.