Estudo e implementação de retificadores de radiofrequência para rectenas

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Paz, Humberto Pereira da
Data de Publicação: 2020
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFABC
Texto Completo: http://biblioteca.ufabc.edu.br/index.php?codigo_sophia=122182
Resumo: Orientador: Prof. Dr. Carlos Eduardo Capovilla
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spelling Estudo e implementação de retificadores de radiofrequência para rectenasHARVESTING DE ENERGIARADIOFREQUÊNCIARETIFICADORRECTENADIODOSENERGY HARVESTINGRADIO FREQUENCYRECTIFIERRECTENNADIODESPROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA ELÉTRICA - UFABCOrientador: Prof. Dr. Carlos Eduardo CapovillaCoorientador: Prof. Dr. Ivan Roberto Santana CasellaDissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Santo André, 2020.Harvesting de energia de radiofrequência (RF) é uma das subáreas do estudo de fontes de energia ambiente renováveis, destinada a estudar a conversão da energia eletromagnética em elétrica utilizando a junção de antenas e retificadores num dispositivo denominado rectena, possibilitando assim o desenvolvimento de novos circuitos auto-suficientes em energia. Apesar da crescente demanda por estudos de rectenas, poucos trabalhos apresentam alternativas plausíveis de serem aplicadas em situações de baixíssima densidade de potência (?W/cm2). Visando preencher esta lacuna, este trabalho versa sobre o estudo de rectenas para aplicações de baixo custo, utilizando a banda ISM de 2,4 GHz com ênfase em níveis de potência compatíveis com a tecnologia Wi-Fi como fonte de energia. Neste trabalho, são colocadas em foco as topologias de retificadores e as suas características de funcionamento, dando ênfase a níveis de potência inferiores a -10 dBm. Desta forma, dois retificadores série foram projetados, montados, e medidos utilizando técnicas de filtragem do sinal de saída com elementos distribuídos e concentrados, além de realizar o casamento de impedância do circuito utilizando micro-linhas num substrato de FR-4. Os resultados descrevem um desempenho do retificador série com capacitância distribuída na saída como o mais eficiente, resultando em uma eficiência de pico de aproximadamente 25% para -20 dBm, enquanto o retificador série com capacitância concentrada apresentou eficiência máxima nesta mesma faixa de potência em torno de 20%. Além disso, o trabalho apresenta a medição de rectenas a partir de duas topologias de antenas, quasi-Yagi e PIFA, analisando a eficiência destas rectenas para sinais de portadora não modulada. Por fim, uma análise do harvesting de energia de RF, utilizando sinais provenientes de um link de comunicação Wi-Fi com os padrões IEEE802.11b/g, também é apresentada para avaliar o harvesting de energia em ambientes internosRadio frequency (RF) energy harvesting is a subfield of renewable ambient energy sources studies, whose goal is the study of electromagnetic to electric energy conversion, using the connection of antennas and rectifiers as a unique rectenna device for the development of energy self-sufficient circuits. Although there is an increasing demand for rectenna development, only a reduced number of papers describe feasible alternatives for low power density applications (ìW/cm2). Aiming at filling this gap, this work regards the study of rectennas explicitly for low-cost applications, using the 2.4 GHz ISM band with the Wi-Fi technology as an energy source. In this work, the characteristics of RF rectifier topologies are studied, emphasizing input power levels below -10 dBm. Two series rectifiers were designed, assembled, and measured, using lumped and distributed filtering elements, with an input impedance matching network on an FR-4 substrate. The results describe the series rectifier with distributed elements with higher efficiency, resulting in a peak efficiency of 25% for -20 dBm, while the series lumped element rectifier reaches a peak efficiency of 20%. Moreover, this work presents the measurement of two different rectenna topologies, using quasi-Yagi and PIFA antennas, analyzing the efficiency of these rectennas for unmodulated carrier signals. Finally, an indoor ambient RF energy harvesting analysis is performed, using a Wi-Fi communication link with the IEEE802.11b/g patterns.Capovilla, Carlos EduardoCasella, Ivan Roberto SantanaConsonni, DeniseDantas, Michel Oliveira da SilvaPaz, Humberto Pereira da2020info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdf88 f. : il.http://biblioteca.ufabc.edu.br/index.php?codigo_sophia=122182http://biblioteca.ufabc.edu.br/index.php?codigo_sophia=122182&midiaext=79366http://biblioteca.ufabc.edu.br/index.php?codigo_sophia=122182&midiaext=79365Cover: http://biblioteca.ufabc.edu.br/php/capa.php?obra=122182porreponame:Repositório Institucional da UFABCinstname:Universidade Federal do ABC (UFABC)instacron:UFABCinfo:eu-repo/semantics/openAccess2022-03-11T15:25:16Zoai:BDTD:122182Repositório InstitucionalPUBhttp://www.biblioteca.ufabc.edu.br/oai/oai.phpopendoar:2022-03-11T15:25:16Repositório Institucional da UFABC - Universidade Federal do ABC (UFABC)false
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