RF enerji hasatlayıcı Rectenna tasarımı
RF energy harvesting Rectenna design
- Tez No: 467249
- Danışmanlar: DOÇ. DR. MESUT KARTAL
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Savunma ve Savunma Teknolojileri, Defense and Defense Technologies
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2017
- Dil: Türkçe
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Savunma Teknolojileri Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 125
Özet
Bu tezde RF enerji hasatlayıcı rectennalar anlatılmıştır. Teknolojinin gelişmesiyle beraber kablosuz iletişim teknolojileri hayatımızın ayrılmaz bir parçası olmuştur. Hemen hemen herkeste cep telefonu, tablet, bilgisayar gibi içerisinde kablosuz haberleşme modüllerinin bulunduğu cihazlar vardır. Bu cihazların artan kullanımıyla beraber çevremizdeki RF sinyal yoğunluğu da artmıştır. Yaklaşık 20 yıl önce RF spektrumda sadece FM ve TV sinyalleri bulunuyorken artık farklı frekanslarda sinyaller bulunmaktadır. GSM, 3G ve Wi-Fi bunlardan en bilinenleridir. Türüne göre bu sinyaller 0.01 uW ile 0.1 mW arasında güç taşımaktadır. Ortamda bulunan bu kadar farklı frekansta ve güçte EM sinyalden yararlanma düşüncesi RF enerji hasatlama fikrini ortaya çıkarmıştır. RF enerjiyi elektronik cihazların kullanacağı DC enerjiye dönüştüren devrelere rectenna denir. Rectenna, İngilizce“rectifier”ve“antenna”kelimelerinin birleşmesinden oluşur. Rectennalar ilk olarak kablosuz güç iletimi uygulamalarında daha sonra RFID sistemlerinde ve son zamanlarda ise RF enerji hasatlayıcılarda kullanılmaktadır. Bir rectenna anten, empedans uyumlama devresi, giriş ve çıkış filtreleri ve doğrultucu elemandan oluşur. Bu tez kapsamında tasarlanan rectenna -17 dBm giriş gücünde %17.5 RF-DC dönüşüm verimi ve -24.6 dBm DC çıkış gücü elde edilmiştir. Diyot seçimi yapılırken teorik maksimum verim MATLAB ile bulunmuştur. Bu sayede farklı parametrelere sahip diyotlardan elde edilecek verimler sistem tasarlanmadan önce bulunmaktadır. Diyottan yansıyan 2. ve 3. harmonikler kısa devre yapılarak verimde 1 dB artış sağlanmıştır. DC çıkış gerilimi 130 mV olarak bulunmuştur.
Özet (Çeviri)
In this thesis, we propose a low power RF energy harvesting rectenna design. By the technological advances over the last twenty years, wireless communications continous to be a part of individual's life. Almost everyone has cell phone, tablet, PC and other electronics stuff. Ambient RF energy density increases as usage of those devices increases. Many new frequencies have arisen in RF spectrum because of GSM, 3G and Wi-Fi since the last two decades. Power density for those newcomers are between 0.01 mW and 0.1 mW per bandwidth. RF energy harvesting consept have arisen for utilization of ubiquitous ambient RF power.Rectenna is an electronic circuit which converts RF power into DC, properly. The term“rectenna”is composed of rectifier and antenna. Firstly, rectennas have been designed for wireless power transmission experiments in late 60s. Then it has been utilized in RFID systems. Finally, rectennas are used in RF energy harvesters. A rectenna incorporates receiving antenna, impedance matching network, input and output filters, rectifier and a load. Antenna is the first element of the system. It collects ambient RF energy for rectifier. Generally, single band microstrip antennas are used for RF harvesters due to its simplicity. Collected RF power is forwarded to rectifier unit. Impedance matching network between antenna and rectifier eliminates impedance mismatch and reduces power losses on the signal path. Input impedance of the rectifiers are strongly capacitive so distributed element matching networks are preferable. Harmonics are generated due to the nonlinearity of diode. Rectenna performance degrades drastically if harmonics reflected back to antenna. To avoid such a case, harmonic terminations are implemented. Generally, second harmonics are short-circuited, third harmonics are open-circuited. Input filter blocks DC, output filter blocks AC component of the signal. Schottky diodes are used as rectifier elements. Schottky diode is a semiconductor device which lets current pass over one direction and blocks on other direction. Diode does not let the current pass until bias voltage exceeds the threshold voltage because there is a potential barrier in between metal semiconductor junction. There are many rectifier topologies for energy harvesting rectennas. Most popular ones are half wave rectifiers, voltage clampers and voltage doublers. Half wave rectifier and voltage clamper contain just one diode and they are the most efficient harvester topologies among others. In ideal case rectification efficiency for these topologies is 100%.
Benzer Tezler
- Radyo frekans enerjisi hasatlayıcı devrelerin bilgisayar destekli modellenmesi
Computer based modelling of radio frequency energy harvesting circuits
ÜMİT BİNİCİ
Yüksek Lisans
İngilizce
2018
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AHMET KIZILAY
YRD. DOÇ. DR. MEHMET ALİ BELEN
- Havai güç hatlarının etrafındaki elektromanyetik alanlardan enerji hasadı
Energy harvesting from electromagnetic fields around overhead power lines
MAHMUT KABAKULAK
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiHarran ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ SERDAL ARSLAN
- New RF energy harvesting models for next-generation wireless communication systems
Yeni nesil telsiz iletişim sistemleri için yeni RF enerji hasatlama modelleri
MOHAMMADREZA BABAEI
Doktora
İngilizce
2022
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiBilişim Uygulamaları Ana Bilim Dalı
PROF. DR. LÜTFİYE DURAK ATA
- Tam-çift yönlü bilişsel röle ağları için enerji hasatlamalı yeni bir spektrum paylaşım protokolü
An energy-harvesting spectrum sharing protocol for cognitive full-duplex relaying networks
HÜSEYİN ONUR BAKTIROĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HASAN ÜMİT AYGÖLÜ
- RF enerji hasatı devreleri için güç yükselteci tasarımı
Power amplifier design for RF energy harvesting circuits
OĞUZHAN ERTAŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiGazi ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MURAT YÜCEL