렉테나 디자인 검토(1부)

안테나-정류기 임피던스 매칭
50Ω 안테나를 비선형 정류기에 매칭하는 것은 입력 임피던스가 주파수에 따라 크게 달라지기 때문에 어렵습니다. 토폴로지 A와 B(그림 2)에서 공통 매칭 네트워크는 집중 요소를 사용하는 LC 매칭입니다. 그러나 상대 대역폭은 일반적으로 대부분의 통신 대역보다 낮습니다. 단일 대역 스터브 매칭은 일반적으로 마이크로파 및 6GHz 이하의 밀리미터파 대역에서 사용되며, 보고된 밀리미터파 렉테나는 출력 고조파 억제로 인해 PCE 대역폭에 병목 현상이 발생하기 때문에 본질적으로 대역폭이 좁습니다. 이는 단일 대역 스터브 매칭에 특히 적합합니다. 24GHz 비면허 대역의 WPT 애플리케이션.
토폴로지 C와 D의 렉테나는 더 복잡한 매칭 네트워크를 갖습니다. 출력 포트에 RF 블록/DC 단락 회로(패스 필터)를 사용하거나 다이오드 고조파에 대한 반환 경로로 DC 차단 커패시터를 사용하는 완전 분산형 라인 매칭 네트워크가 광대역 매칭을 위해 제안되었습니다. 정류기 구성 요소는 상용 전자 설계 자동화 도구를 사용하여 합성되는 인쇄 회로 기판(PCB) 깍지형 커패시터로 대체될 수 있습니다. 보고된 다른 광대역 렉테나 매칭 네트워크는 더 낮은 주파수에 매칭하기 위한 집중 요소와 입력에서 RF 단락을 생성하기 위한 분산 요소를 결합합니다.
소스를 통해 부하에 의해 관찰된 입력 임피던스를 변화시키는 것(소스 풀 기술이라고 함)은 집중 회로 또는 분산 회로에 비해 상대 대역폭(1.25~2.25GHz)이 57%이고 PCE가 10% 더 높은 광대역 정류기를 설계하는 데 사용되었습니다. . 매칭 네트워크는 일반적으로 전체 50Ω 대역폭에 걸쳐 안테나를 매칭하도록 설계되지만 문헌에는 광대역 안테나가 협대역 정류기에 연결되었다는 보고가 있습니다.
하이브리드 집중 요소 및 분산 요소 매칭 네트워크는 토폴로지 C 및 D에서 널리 사용되었으며, 직렬 인덕터 및 커패시터가 가장 일반적으로 사용되는 집중 요소입니다. 이는 표준 마이크로스트립 라인보다 더 정확한 모델링과 제작이 필요한 서로 맞물린 커패시터와 같은 복잡한 구조를 피합니다.
정류기에 대한 입력 전력은 다이오드의 비선형성으로 인해 입력 임피던스에 영향을 미칩니다. 따라서 렉테나는 특정 입력 전력 레벨과 부하 임피던스에 대해 PCE를 최대화하도록 설계되었습니다. 다이오드는 주로 3GHz 미만의 주파수에서 용량성 고임피던스이므로 정합 네트워크를 제거하거나 단순화된 정합 회로를 최소화하는 광대역 렉테나는 Prf>0dBm 및 1GHz 이상의 주파수에 초점을 맞춰 왔습니다. 그 이유는 다이오드의 용량성 임피던스가 낮고 잘 정합될 수 있기 때문입니다. 안테나에 연결하므로 입력 리액턴스가 1,000Ω을 초과하는 안테나 설계를 피할 수 있습니다.
적응형 또는 재구성 가능한 임피던스 매칭은 CMOS 렉테나에서 볼 수 있으며, 여기서 매칭 네트워크는 온칩 커패시터 뱅크와 인덕터로 구성됩니다. 표준 50Ω 안테나와 공동 설계된 루프 안테나를 위한 정적 CMOS 매칭 네트워크도 제안되었습니다. 패시브 CMOS 전력 감지기는 사용 가능한 전력에 따라 안테나 출력을 다른 정류기와 매칭 네트워크로 보내는 스위치를 제어하는 ​​데 사용되는 것으로 보고되었습니다. 벡터 네트워크 분석기를 이용하여 입력 임피던스를 측정하면서 미세 조정을 통해 튜닝하는 집중 조정 가능 커패시터를 이용한 재구성 가능한 매칭 네트워크가 제안되었다. 재구성 가능한 마이크로스트립 정합 네트워크에서 전계 효과 트랜지스터 스위치는 이중 대역 특성을 달성하기 위해 정합 스터브를 조정하는 데 사용되었습니다.