Transmitter optimization for mobile wireless power transfer (WPT) applications
Mobil kablosuz güç aktarımı uygulamaları için verici optimizasyonu
- Tez No: 814943
- Danışmanlar: PROF. DR. ALAAELDEEN BARAKAT AHMED ELROUBY
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2021
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Ankara Yıldırım Beyazıt Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Elektrik Elektronik Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 89
Özet
Günümüzde dizüstü bilgisayarlar, akıllı saatler, cep telefonları ve elektrikli araç şarjı gibi birçok elektronik cihazda kablosuz güç aktarımı (WPT) kullanılmaktadır. Bu teknolojik gelişmelerle birlikte cihazların uzaktan kablosuz şarj edilmesi yakında daha da önem kazanacak. WPT uygulaması için verici anten tasarım zorlukları göz önüne alındığında, birçok platforma yerleştirmek için düşük boyutlar, farklı açılarda alıcılar için yönlendirilebilir, dar ışına odaklanma ve yüksek polarizasyon verimliliği gibi tasarım zorlukları vardır. Bu çalışmada 5,8 GHz ISM frekans bandında dairesel polarize bir WPT vericisi (anten dizisi) tasarlanmış ve optimize edilmiştir. Yüksek güç yoğunluğu ve yönlülüğü elde etmek için 8x8 bir faz dizili anten seçilmiştir. Anten dizisi boyutları, 64 birim hücreler ile 19,2x19,2x0,2 cm'dir. Parametrik simulasyonlar gerçekleştirilerek 0.58 dB eksenel oran sonucu ve -18.70 dB'lik geri dönüş kaybı (S11) elde edilmiştir. Anten giriş empedansı 5,8 GHz'de 1,10 + 0,2233i'dir. Optimum birim hücre oluşturularak bu birim hücreden 8x8 faz dizili anten oluşturulur ve farklı açılarda yönlülük sonucu karşılaştıılmıştır. Oluşturulan faz dizili anten, 22.21 dB sağ el dairesel polarize yönlülüğü ve 13.64 derecelik yarım dalga hüzme genişliği elde edilmiştir. Anten hüzme yönlendirme adımında, 0 dereceden 45 dereceye kadar olan anten yönlülüğü sonucu karşılaştırılmıştır. Birim geri dönüş kaybı sonuçları ve dizi antenindeki birim hücrelerin portları arasındaki karşılıklı bağlaşım değerleri incelenmiştir. Bu çalışma sonucunda tasarlanan 8x8 faz dizili antenin maksimum güç yoğunluğu sonucu analiz edilmiştir. Antene belli bir mesafedeki alıcı noktalarda güç yoğunluğu hesaplanmıştır. Bu mesafeler 1 metre, 3 metre ve 5 metredir. Bu mesafelerin antenle ilgili belirli açılarda güç yoğunluğu sonuçları da incelenmiştir. Sonuçlar, alıcı konumlarında uygun bir RF güç yoğunluğunun bazı uygulama çalışmaları için kullanılabileceğini göstermektedir.
Özet (Çeviri)
Today, wireless power transfer (WPT) is used in many electronic devices such as laptops, smartwatches, mobile phones, and electric car charging. With there technological developments, remote wireless charging of devices will become more important soon. Considering the transmitter antenna design challenges for the WPT application, the main challenges are small dimensions to facilitate its placement in different platforms, steerable for receivers at different angles, high directivity (narrow beam), and high polarization efficiency. In this study, a circularly polarized WPT transmitter (antenna array) in the 5.8 GHz ISM frequency band is designed and optimized. An 8x8 phased array antenna is chosen to achieve high-power density and directivity. The antenna array dimensions are 19.2x19.2x0.2 cm with 64-unit cells. Parametric simulations are performed to achieve an axial ratio result below 0.58 dB and return loss (S11) of -18.70 dB. The antenna input impedance is 1.10 + 0.2233i on 5.8 GHz. By making an optimum unit cell, 8x8 Phased array is created, and the result of directivity at different angles is compared. The proposed phased array antenna achieved a 22.21 dB right-hand circular polarized directivity and 13.64-degree half-wave beamwidth. In the antenna beam steering step, the directivity result from 0 degrees to 45 degrees is compared. The individual return loss results and mutual coupling values between the unit cells' ports in the array antenna are examined. As a result of this study, the maximum power density result of the designed 8x8 phased array antenna has been analyzed. Power density has been calculated at the receiving points at a certain distance from the antenna. These distances are 1 meter, 3 meters, and 5 meters. The power density results of these distances at certain angles concerning the antenna are also studied. Results show that a relatively proper RF power density in receiver locations can be used for some application works.
Benzer Tezler
- Akıllı yansıtıcı yüzey destekli telsiz haberleşme sistemi ve insansız hava aracı konumlandırma
Reconfigurable intelligent surface-assisted wireless communication system and unmanned aerial vehicles positioning
EMİR ASLANDOĞAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİletişim Sistemleri Ana Bilim Dalı
DR. MEHMET AKİF YAZICI
- Sum-rate optimal resource allocation for single carrier frequency division multiple access systems
Tek taşıyıcılı frekans bölmeli çoklu erişim sistemleri için toplam veri hızını enbüyükleyen özkaynak tahsisi
TEOMAN MERT
Yüksek Lisans
İngilizce
2013
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HAKAN ALİ ÇIRPAN
- Ortak hedefli röleli telsiz iletişim sistemlerinde bit ve enerji verimliliği analizi
Goodput and energy efficiency analysis for wireless relayed communication systems with common destination
SİNAN ATAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HASAN ÜMİT AYGÖLÜ
- From media-based modulation to reconfigurable intelligent surfaces: Novel index modulation solutions
Ortam-tabanlı modülasyon'dan uyarlanabilir akıllı yüzeylere: Özgün indis modülasyon çözümleri
ZEHRA YİĞİT
Doktora
İngilizce
2022
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ERTUĞRUL BAŞAR
PROF. DR. İBRAHİM ALTUNBAŞ
- The performance evaluation of ai based resource allocation algorithms for donwlink NOMA systems
Aşağı yönlü NOMA sistemlerinde yapay zeka tabanlı kaynak tahsis algoritmalarının performans analizi
EDA KURT KARAKUŞ
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HAKAN ALİ ÇIRPAN