Đánh giá về thiết kế ectenna (Phần 2)

1. Tính định hướng và lợi ích
Trong hầu hết các ứng dụng RFEH và WPT, người ta cho rằng bộ thu không biết hướng của bức xạ tới và không có đường truyền thẳng (LoS). Trong công việc này, nhiều thiết kế và vị trí ăng-ten đã được nghiên cứu để tối đa hóa công suất thu được từ một nguồn không xác định, độc lập với sự căn chỉnh thùy chính giữa máy phát và máy thu.

Ăng-ten đa hướng đã được sử dụng rộng rãi trong các bộ chỉnh lưu RFEH trong môi trường. Trong tài liệu, PSD thay đổi tùy theo hướng của ăng-ten. Tuy nhiên, sự thay đổi công suất vẫn chưa được giải thích nên không thể xác định liệu sự thay đổi đó là do mẫu bức xạ của ăng-ten hay do sự không khớp phân cực.

Ngoài các ứng dụng RFEH, các mảng và ăng-ten định hướng có mức tăng cao đã được báo cáo rộng rãi cho WPT vi sóng để cải thiện hiệu quả thu thập mật độ năng lượng RF thấp hoặc khắc phục tổn thất truyền sóng. Mảng chỉnh lưu Yagi-Uda, mảng bowtie, mảng xoắn ốc, mảng Vivaldi được liên kết chặt chẽ, mảng CPW CP và mảng vá lỗi nằm trong số các triển khai chỉnh lưu có thể mở rộng có thể tối đa hóa mật độ công suất sự cố trong một khu vực nhất định. Các phương pháp khác để cải thiện độ lợi ăng-ten bao gồm công nghệ ống dẫn sóng tích hợp chất nền (SIW) trong dải sóng vi ba và milimet, dành riêng cho WPT. Tuy nhiên, các bộ chỉnh lưu có mức tăng cao có đặc điểm là độ rộng chùm tia hẹp, khiến việc thu sóng theo các hướng tùy ý không hiệu quả. Các cuộc điều tra về số lượng phần tử ăng-ten và cổng đã kết luận rằng độ định hướng cao hơn không tương ứng với công suất khai thác cao hơn trong RFEH xung quanh giả định tần suất ba chiều tùy ý; điều này đã được xác minh bằng các phép đo thực địa trong môi trường đô thị. Mảng có mức tăng cao có thể được giới hạn ở các ứng dụng WPT.

Để chuyển lợi ích của ăng-ten có mức tăng cao sang RFEH tùy ý, các giải pháp đóng gói hoặc bố trí được sử dụng để khắc phục vấn đề định hướng. Một dây đeo cổ tay có ăng-ten vá kép được đề xuất để thu năng lượng từ các RFEH Wi-Fi xung quanh theo hai hướng. Ăng-ten RFEH di động xung quanh cũng được thiết kế dưới dạng hộp 3D và được in hoặc dán vào các bề mặt bên ngoài để giảm diện tích hệ thống và cho phép thu thập dữ liệu theo nhiều hướng. Cấu trúc trực tràng khối thể hiện xác suất tiếp nhận năng lượng cao hơn trong các RFEH xung quanh.

Những cải tiến đối với thiết kế ăng-ten để tăng độ rộng chùm tia, bao gồm các phần tử vá ký sinh phụ trợ, đã được thực hiện để cải thiện WPT ở dải tần 2,4 GHz, 4 × 1. Một ăng-ten lưới 6 GHz với nhiều vùng chùm tia cũng được đề xuất, thể hiện nhiều chùm tia trên mỗi cổng. Các bộ chỉnh lưu bề mặt nhiều cổng, nhiều bộ chỉnh lưu và ăng-ten thu năng lượng với các mẫu bức xạ đa hướng đã được đề xuất cho RFEH đa hướng và đa phân cực. Bộ chỉnh lưu đa năng với ma trận tạo chùm tia và mảng ăng ten nhiều cổng cũng đã được đề xuất để thu hoạch năng lượng đa hướng, có mức tăng cao.

Tóm lại, trong khi ăng-ten có mức tăng cao được ưu tiên để cải thiện công suất thu được từ mật độ RF thấp, thì các máy thu có tính định hướng cao có thể không lý tưởng trong các ứng dụng không xác định được hướng máy phát (ví dụ: RFEH xung quanh hoặc WPT thông qua các kênh truyền sóng không xác định). Trong nghiên cứu này, nhiều phương pháp tiếp cận đa chùm tia được đề xuất cho WPT và RFEH có độ lợi cao đa hướng.

2. Phân cực anten
Phân cực anten mô tả chuyển động của vectơ điện trường so với hướng truyền của anten. Sự không khớp phân cực có thể dẫn đến giảm khả năng truyền/thu giữa các anten ngay cả khi các hướng búp chính được căn chỉnh. Ví dụ: nếu sử dụng ăng-ten LP dọc để truyền và ăng-ten LP ngang được sử dụng để thu thì sẽ không nhận được nguồn điện. Trong phần này, các phương pháp được báo cáo để tối đa hóa hiệu quả thu sóng không dây và tránh tổn thất do không khớp phân cực sẽ được xem xét. Bản tóm tắt về kiến ​​trúc trực tràng được đề xuất liên quan đến phân cực được đưa ra trong Hình 6 và một ví dụ về SoA được đưa ra trong Bảng 4.