lunes, 28 de octubre de 2024

CONFIGURACIONES AVANZADAS DE RECTENNA (Mutibanda)

 Las rectenas pueden diseñarse para operar en múltiples bandas y con un rango dinámico extendido para aumentar la energía recolectada. Las rectenas multibanda recolectan energía en diferentes bandas de frecuencia. Como ejemplo, se puede lograr un funcionamiento multibanda conectando la salida de múltiples antenas, cada una optimizada para una banda de frecuencia diferente, a diferentes rutas de rectificación, como se muestra en la Figura 5b.

 En general, proporcionan una mayor eficiencia de conversión y un funcionamiento más confiable que su contraparte de banda estrecha. Las rectenas de banda ancha operan en un ancho de banda de frecuencia amplio, empleando antenas de banda ancha/independientes de la frecuencia, y típicamente funcionan con una eficiencia de conversión menor que las rectenas multibanda.


fig 5c. receptor de banda anche


 La Figura 5c ilustra un diseño ejemplar de un receptor de este tipo que utiliza una arquitectura sintonizable. Es decir, el circuito oscilador local sintoniza el funcionamiento del circuito de adaptación de entrada a ese rango de frecuencia con la mayor potencia de CC de salida. Sin embargo, la no linealidad del rectificador y la red de adaptación impiden mantener un alto rendimiento en el ancho de banda operativo. 

Finalmente, las técnicas de operación de rango dinámico extendido apuntan a incrementar el rango de niveles de potencia de entrada sobre los cuales la eficiencia de conversión de potencia del circuito rectificador es superior al 20%. Para lograr eso, los rectificadores deben tener tanto una alta sensibilidad, es decir, el nivel de potencia de entrada mínimo para el cual la salida de CC es igual a 1 V para condiciones de carga específicas, como una baja caída de voltaje a través de los diodos en el régimen de baja potencia. Mientras tanto, en el régimen de alta potencia, se prefieren rectificadores de baja corriente de fuga para reducir las pérdidas de potencia cuando los diodos están polarizados inversamente. Una solución práctica para estos requisitos de diseño consiste en incorporar múltiples caminos rectificadores, cada uno optimizado para un nivel de potencia de entrada diferente, como se muestra en la Figura 5a. 

FIGURA 5a. Arquitecturas genéricas de circuitos RF-EH mejorados: i) receptor de rango dinámico adaptativo


Específicamente, uno puede controlar de forma adaptativa el número y la configuración de los bloques rectificadores conectados a la salida de la antena dependiendo de la potencia disponible [2]. Alternativamente, uno puede incorporar un circuito elevador en la entrada para aumentar el voltaje en el régimen de baja potencia y un camino de autopolarización para reducir las corrientes de fuga [3].

Bibliografia

[1] O. M. Rosabal, O. L. A. López, H. Alves and M. Latva-Aho, "Sustainable RF Wireless Energy Transfer for Massive IoT: Enablers and Challenges," in IEEE Access, vol. 11, pp. 133979-133992, 2023, doi: 10.1109/ACCESS.2023.3337214. keywords: {Lead;Internet of Things;Green products;Wireless communication;Radio frequency;Costs;Batteries;Energy harvesting;Sustainable development;Wireless power transfer;Energy harvesting;green energy;massive IoT;radio frequency wireless energy transfer;sustainable charging},

[2] A. Choo, H. Ramiah, K. K. P. Churchill, Y. Chen, S. Mekhilef, P.-I. Mak, and R. P. Martins, ‘‘A reconfigurable CMOS rectifier with 14-dB power dynamic range achieving >36-dB/mm2 FoM for RF-based hybrid energy harvesting,’’ IEEE Trans. Very Large Scale Integr. (VLSI) Syst., vol. 30, no. 10, pp. 1533–1537, Oct. 2022

[3] P. K. C. Mishu and I. Song, ‘‘Highly-efficient CMOS rectifier for wide range of input RF power in energy-harvesting systems,’’ in Proc. IEEE Int. Midwest Symp. Circuits Syst. (MWSCAS), Aug. 2021, pp. 75–79.

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