Estoy trabajando en un recolector de energía de RF y quiero aumentar la corriente. ¿Debo conectar más rectificadores en paralelo a una antena o más antenas a un rectificador?
Aquí está mi esquema.
Mi antena es una helicoidal impresa con ganancia de 2.3 dBi y 66% de eficiencia.
Mi transmisor es 1 W 868 MHz.
Quiero una corriente de unos pocos miliamperios.
Estoy trabajando en un recolector de energía de RF y quiero aumentar el corriente. ¿Debo conectar más rectificadores en paralelo a una antena? ¿O más antenas a un rectificador?
Piense en lo que sucede cuando una antena emite energía de RF en su entorno (suponga un vacío y una antena isotrópica). Una antena isotrópica es como una bombilla perfecta que emite luz en todas las direcciones. Entonces, digamos que emite 1 vatio en total y luego pregunte cuánta potencia se puede recibir a cierta distancia.
Si esa distancia fuera de 1 metro y pudiera construirse una antena receptora que rodeara totalmente a la antena, entonces se recibiría 1 vatio. Si la distancia fuera de 100 metros y se pudiera construir una antena receptora perfecta que rodeara totalmente a la antena, también se recibiría 1 vatio. En otras palabras, todo el poder se recopila (ignorando las ineficiencias, por supuesto)
Ahora está el problema, si solo tiene una pequeña antena a cierta distancia, la cantidad de energía que puede recibir físicamente es muy limitada. En otras palabras, a 100 metros con una apertura del receptor de (por ejemplo) 1 metro cuadrado, la cantidad total de energía que puede recibirse es una pequeña fracción de la que se empuja a través de la superficie de una esfera de radio de 100 metros.
La superficie de una esfera tiene un área de \ $ 4 \ pi r ^ 2 \ $, por lo que a un radio de 100 metros que es de 126,000 metros cuadrados, su antena con una apertura de 1 metro cuadrado recibe solo 8 uW del 1 vatio fuente.
El tamaño de apertura de cualquier antena es este: -
Suantenadeantenatieneunagananciade2.3dBi(la"i" significa isótropo y significa que tiene una ganancia de 2.3 dB más que una antena isotrópica), por lo tanto, a 868 MHz (0.346 metros de longitud de onda), su área de captura efectiva es: -
\ $ \ dfrac {0.346 ^ 2} {4 \ pi} \ veces 1.303 \ $ = 0.0124 metros cuadrados.
Esta área gobierna totalmente la cantidad de energía que puede obtener de una antena, por lo que cuando hace una pregunta como: -
¿Debo conectar más rectificadores en paralelo a una antena o más? antenas a un rectificador?
Le falta el panorama general: aborde el panorama general de cómo va a recolectar más energía antes de preguntar por la corriente (teniendo en cuenta que la antena receptora tiene que entregar energía a una carga de 50 ohmios para una eficiencia máxima y eso establece la gran escena).
Cálculo rápido para ver cuánta corriente se puede liberar eficientemente a 1 metro de distancia del transmisor de 1 vatio, dadas las ganancias involucradas. Si tanto la antena de transmisión como la de recepción tienen una ganancia de 2.3 dBi, la potencia efectiva transmitida es 2.3 dB más alta a 1.7 vatios.
A 1 metro de distancia, el área de la esfera es de 12,6 metros cuadrados. El receptor tiene un área efectiva de 0.0124 metros cuadrados, por lo tanto, la potencia recibida es 1.7 x 0.0124 / 12.6 = 1.7 mW. Si esa potencia fuera recolectada con una eficiencia del 100%, el voltaje producido a través de una carga de 50 ohmios es de 0.29 voltios RMS con una corriente de 5.8 mA RMS.
Probablemente no obtendrá más del 20% de estas ineficiencias y la conversión a CC, así que no acumule más de 1 mA a 1 metro y con un voltaje terminal terriblemente bajo.
Vea también esta Q y A sobre la recolección de energía de RF .
Debes citar tus fuentes.
También debe proporcionar tanta información como sea posible, ya que los factores que pueden no parecer relevantes pueden resultar vitales. Las cosas como la fuente al rango objetivo son fundamentales. La ganancia / direccionalidad de la antena de transmisión es crucial si se trata de una distancia. Si está lo suficientemente cerca como para estar en el campo cercano, el enfoque electromagnético puede ser mejor.
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