Σχεδίαση μικροταινιακών κεραιών, ανορθωτικών κεραιών και RF κυκλωμάτων για τηλεπικοινωνιακά συστήματα νέας γενιάς

Abstract

Αυτή η μεταπτυχιακή εργασία παρουσιάζει τη διαδικασία σχεδίασης και υλοποίησης ενός ανορθωτή ασύρματης μεταφοράς ισχύος (WPT) που συνδέεται σε κεραία, σχεδιασμένου για την τροφοδοσία του front-end ενός δέκτη 5G στη ζώνη FR1. Μια κεραία patch, βελτιστοποιημένη για 3.45 GHz, συλλέγει την ενέργεια RF, ενώ η ανορθωτική διάταξη βασίζεται σε ανορθωτή πλήρους κύματος με διπλασιασμό τάσης, εξασφαλίζοντας βελτιωμένη απόδοση ισχύος. Το κύκλωμα προσαρμογής αντίστασης βελτιστοποιείται για φορτία μεταξύ 1kΩ και 5kΩ, επιτρέποντας τη μέγιστη δυνατή μεταφορά ενέργειας. Η προτεινόμενη διάταξη έχει πειραματικά επαληθευτεί και όταν η κεραία λαμβάνει ισχύ -4 dBm, ο ανορθωτής αποδίδει 1V DC με αποδοτικότητα RF to DC 45%. Η συλλεγόμενη ισχύς χρησιμοποιείται για την τροφοδοσία ενός ενισχυτή χαμηλού θορύβου (LNA) που λειτουργεί στα 5.5 GHz.. Η σχεδίαση της κεραίας patch πραγματοποιήθηκε με το λογισμικό CST learning suite, ενώ ο ανορθωτής και ο ενισχυτής χαμηλού θορύβου σχεδιάστηκαν και προσομοιώθηκαν στο PathWave Advanced Design System (ADS). Η κατασκευή και οι πειραματικές μετρήσεις επιβεβαίωσαν τα αποτελέσματα των προσομοιώσεων, αποδεικνύοντας την λειτουργικότητα της διάταξης. Στο τελευταίο μέρος της εργασίας, αναλύονται τα αποτελέσματα, καταγράφονται τα συμπεράσματα και προτείνονται μελλοντικές βελτιώσεις και επεκτάσεις. Τα ευρήματα της εργασίας συμβάλλουν στην ανάπτυξη αυτόνομων ενεργειακά ασύρματων συστημάτων, καθιστώντας τη σχεδίαση κατάλληλη για 5G front-ends και εφαρμογές IoT.