Войти
A Ректенна - это прямоугольник при поиске муравья энна - особый тип приема антенна, которая используется для преобразования электромагнитной энергии в постоянный ток (DC) электричество. Они используются в системах беспроводной передачи энергии, которые передают энергию посредством радиоволн. Простой элемент ректенны состоит из дипольной антенны с RF диодом, подключенным поперек дипольных элементов. Диод выпрямляет переменный ток AC, наведенный в антенне микроволнами, для выработки постоянного тока, который питает нагрузку, подключенную через диод. Диоды Шоттки обычно используются, потому что они имеют наименьшее падение напряжения и наибольшую скорость и, следовательно, имеют наименьшие потери мощности из-за проводимости и переключения. Большие ректенны состоят из множества таких дипольных элементов.
Изобретение ректенны в 1960-х сделало возможной беспроводную передачу энергии на большие расстояния . Ректенна была изобретена в 1964 году и запатентована в 1969 году инженером-электриком из США Уильямом С. Брауном, который продемонстрировал ее на модели вертолета, работающей от микроволн, передаваемых с земли и принимаемых с помощью присоединенной ректенны. С 1970-х годов одним из основных мотивов исследований в области ректенн была разработка приемной антенны для предлагаемых спутников на солнечной энергии, которые собирали бы энергию солнечного света в космосе с помощью солнечных элементов и луча. он спускается на Землю, как микроволны в огромные массивы ректенн. Предлагаемое военное применение - снабдить дрон разведывательным самолетом микроволнами, излучаемыми с земли, что позволит им оставаться в воздухе в течение длительного времени.
В последние годы интерес обратился к использованию ректенн в качестве источников питания для небольших беспроводных микроэлектронных устройств. Наибольшее распространение в настоящее время ректенн встречается в тегах RFID, бесконтактных картах и бесконтактных смарт-картах, которые содержат интегральную схему (IC ). который питается от небольшого элемента ректенны. Когда устройство приближается к электронному считывающему устройству, радиоволны от считывающего устройства принимаются ректенной, запитывая ИС, которая передает свои данные обратно считывающему устройству.
Простейший кварцевый радиоприемник, использующий антенну и демодулирующий диод (выпрямитель ), фактически является ректенной, хотя он отбрасывает компонент постоянного тока перед отправкой сигнала на наушники. Люди, живущие рядом с мощными радиопередатчиками , иногда обнаруживали, что с длинной приемной антенной они могут получить достаточно электроэнергии, чтобы зажечь лампочку.
Однако в этом примере используется только одна антенна, имеющая ограниченная зона захвата. Ректенна использует несколько антенн, разбросанных по большой площади, для захвата большего количества энергии.
Исследователи экспериментируют с использованием ректенн для питания датчиков в отдаленных районах и распределенных сетей датчиков, особенно для приложений IoT.
РЧ-ректенны используются в нескольких формах из беспроводной передачи энергии. В микроволновом диапазоне экспериментальные устройства достигли эффективности преобразования мощности 85-90%. Эффективность преобразования записи для ректенны составляет 90,6% для 2,45 ГГц, при более низком КПД около 82% достигается 5,82 ГГц.
В принципе, аналогичные устройства, уменьшенные до размеров используется в нанотехнологии, может использоваться для преобразования света непосредственно в электричество. Этот тип устройства называется оптической ректенной (или «нантенной»). Теоретически можно поддерживать высокий КПД по мере сжатия устройства, но на сегодняшний день эффективность ограничена, и пока нет убедительных доказательств того, что выпрямление достигается на оптических частотах. Университет штата Миссури ранее сообщал о работе по разработке недорогих и высокоэффективных ректенн оптической частоты. Другие прототипы устройств были исследованы в сотрудничестве между Университетом Коннектикута и Penn State Altoona с использованием гранта Национального научного фонда. Было высказано предположение, что с использованием осаждения атомного слоя, в конечном итоге может быть достигнута эффективность преобразования солнечной энергии в электричество более 70%.
Создание успешной технологии оптических ректенн имеет два основных осложняющих фактора:
1. Изготовление антенны, достаточно маленькой, чтобы передавать оптические волны.
2. Создание сверхбыстрого диода, способного выпрямлять высокочастотные колебания на частоте ~ 500 ТГц.
Ниже приведены несколько примеров возможных путей создания диодов, которые были бы достаточно быстрыми для выпрямления оптического и ближнего оптического излучения.
Многообещающий путь к созданию этих сверхбыстрых диодов лежит в форме «геометрических диодов». Сообщалось, что графеновые геометрические диоды исправляют терагерцовое излучение. В апреле 2020 года сообщалось о геометрических диодах в кремниевых нанопроводах. Провода экспериментально показали, что они могут выпрямлять до 40 ГГц, но это было ограничено приборами, и теоретически они могут также выпрямлять сигналы в ТГц диапазоне.
