Tin tức về PCB - khía cạnh nguồn điện không dây RF

Trong nhiều năm, Nhiều người đã nói về chức năng cung cấp điện không dây viễn cảnh, và càng ngày càng quan tâm. Công nghệ này đã được kiểm tra và đã được áp dụng trong nhiều ngành công nghiệp như là sản xuất, Tự động xây dựng, và khách sạn. Trên thị trường có rất nhiều công nghệ sạc không dây viễn chinh khác nhau., including Qi (inductive coupling) and magnetic resonance. Tuy, Mục tiêu của bài báo này là các phương pháp khác nhau Sóng radio PCB-nguồn điện không dây dựa vào các thiết bị điện dài.

Nguồn điện không dây dài

Sóng vô tuyến là một công nghệ sử dụng sóng radio để truyền năng lượng đường dài. Máy phát dùng ăng-ten để tạo ra một trường tần s ố radio và sản xuất ra ăng-ten của máy thu. Máy thu nhận một phần của trường RF và dùng máy chuyển đổi RF-to-DC để tạo năng lượng điện tử dùng để nạp năng lượng cho các thiết bị điện tử hay nạp pin. Lực lượng không dây RF có thể được thực hiện lào nhiều cách, và nhiều quyết định thiết kế sẽ ảnh hưởng đến khả năng của hệ thống. Khi tất cả các biến số được cân nhắc, mạng điện không dây RF là một cách để gỡ bỏ dây điện và pin khỏi nhiều thiết bị mà chúng ta gặp phải hàng ngày.

Phát tín hiệu không dây sử dụng tần số radio ở vùng xa có thể được mô tả bằng phương trình Frisis.

Khi PR là nguồn điện nhận được, P là nguồn truyền tín hiệu, GT (Name06;184T, 2074;T) là khuếch đại truyền tín hiệu dựa vào góc, GR ( 206; 184R, 2074;R) là góc phụ thuộc nhận được ăng-ten, 20677; là tần số sóng, r là ăng-ăng phát tín hiệu và phát tín hiệu. d. 206; 17R là hệ số phản xạ của ăng-ten nhận, P. 204; 1302;T là véc- tơ pha chế độ của ăng-ten truyền, và P. 204;130R là véc- tơ pha chế độ của ăng-ten nhận. Nói chung, giả sử máy phát và thu được khớp với nhau, có cùng một véc- tơ pha chế độ, và nằm trong chùm tia phóng xạ chính, phương trình này dễ dàng hơn với:

Phương trình này cho thấy sức mạnh nhận được đảo ngược tỉ lệ với quảng trường của khoảng cách, nghĩa là nếu khoảng cách tăng gấp đôi, sức mạnh nhận được giảm gấp bốn lần. Xét rằng sức mạnh được phát tán trên bề mặt của một quả cầu với một khu vực A=4\ 207;;582, điều này có thể hiểu được.

Một yếu tố khác của tín hiệu điện không dây tần số radio là nguồn được nhận đứng tỉ lệ với quảng trường khẩn 20677, hoặc đảo ngược tỉ lệ với quảng trường tần số. Có nghĩa là tín hiệu tần số thấp sẽ cung cấp năng lượng nhiều hơn tín hiệu tần số cao, giả sử mọi biến số khác đều giống nhau. Ví dụ, hãy xem một bộ khuếch đại cung cấp 1 W năng lượng RF cho một ăng-ten truyền thông với lợi ích của 4, hay 4 W EIRP. Một ăng-ten cỡ 915 M2z ở khoảng cách đã được đưa ra sẽ nhận khoảng bảy lần năng lượng nhiều hơn là một ăng-ten chế kích thước 2.4 GHz.

So với tần số của 5.8GHz, sức mạnh là khoảng chục lần.

This difference of power is because as as the tần số increasing, the effectiive area of the antenne decbến. Cái ăng-ten bé nhỏ thường được sử dụng rộng 2;187;/ 2 long. Khi tần số tăng lên, vùng bắt giữ vật lý của ăng-ten trở nên nhỏ hơn. Tuy nhiên, mật độ năng lượng S độc lập với tần số.

Phương trình Tam cho thấy việc phát tán sức mạnh trên bề mặt cầu độc lập với tần số. Vùng hiệu quả của ăng-ten, còn được gọi là khu vực bắt giữ, xác định độ lớn của sức mạnh nhận được. Điều này giải thích tại sao ăng-ten 58GHz 206; 187;/ 2 cho ra hạn sử dụng năng lượng ít hơn 915MHz 2069;187;/ 2 ăng dưới cùng một điều kiện.

Vùng Ae hiệu quả của antenne là tỉ lệ với lợi ích của nó.

Một ăng-ten khuếch đại cao hơn có thể được dùng để tăng vùng bắt giữ, nhưng một ăng-ten khuếch đại cao có giá trị tính thẳng. Tùy thuộc vào ứng dụng, không phải lúc nào cũng thuận lợi. Một cách để tránh gánh nặng tiềm năng này là sử dụng nhiều ăng-ten và máy chuyển đổi RF-DC để tăng cường vùng bắt giữ tổng thể. Tuy nhiên, giải pháp này cũng tăng giá của máy nhận vì phần cứng bổ sung. Điều này giải thích tại sao việc quyết định khả năng và dự tính của dự án quan trọng trước khi thiết kế một hệ thống.

Phương trình Frisi chỉ có giá trị trong lĩnh vực xa, nên việc xác định giới hạn giữa phạm vi gần và phạm vi xa là rất quan trọng. Một phương pháp thường dùng là để xác định nơi nào khả năng đo song của tia bắt đầu thất bại, tức là làn sóng phát ra từ ăng-ten truyền tín hiệu có thể được phân định như là sự cố sóng máy bay trên ăng-ten tiếp nhận. Sóng máy bay có nghĩa là ăng-ten tiếp nhận thấy độ lớn và giai đoạn liên tục ở độ mở của nó (hình nộm 1). Thông thường, một lỗi giai đoạn ở Độ khẩn 2071;128;/ 8 hay 22.5 ở độ mở nhận được coi là một độ tương thích đáng cho sóng máy bay, tạo ra một giới hạn chung giữa trường gần và trường xa:

Khi D là kích thước tối đa của ăng-ten hay sóng phát sóng, r là khoảng cách giữa ăng-ten truyền và nhận, và 20677; là bước sóng.

Hình dạng 1 Sóng cầu tương ứng với giới hạn xa trường của sóng máy bay.

Tập trung hình ảnh 2.

Tập trung hình gần sân.

Hỏa lực, kích cỡ nóng

Trong một số ứng dụng, nó thuận lợi khi tập trung trường RF vào ăng-ten nhận để tối đa nguồn năng lượng. Điều này có thể được thực hiện theo nhiều cách, thường bằng cách tập trung xa trường (hình 2) hay tập trung gần trường (hình số 3) của năng lượng RF để tăng mật độ điện. Công nghệ ở xa thực địa thường được gọi là trình điều khiển tia cực, đạt được nhờ sử dụng một ăng-ten khuếch đại cao hay dùng một mạng lưới ăng-ten để tập trung vào vô tận để tạo ra một chùm tia định hướng. Chiếu tia được điều khiển bằng cách điều khiển máy móc hay điện tử tín hiệu đến ăng-ten nhận. Trong trường hợp tập trung gần trường, cấu trúc ăng-ten thường tập trung mỗi nguyên tố ăng-ten vào một điểm kết thúc trong trường gần để tạo ra một điểm nóng của mật độ điện tần số radio, và các trường nối tiếp theo của mỗi ăng-ten khác biệt nhau ở vùng xa bên ngoài điểm nóng.

Đối với trạng thái sân bay xa xôi, rất quan trọng để hiểu giới hạn của năng lượng RF "tập trung". Kích thước của tia và vùng tiêu điểm sẽ luôn lớn hơn kích thước vật lý của ăng-ten truyền tín. Tập trung các tia sáng từ mỗi yếu tố ăng-ten vào điểm vô hạn trong trường xa nghĩa là các tia cực phải song song, như được hiển thị trong hình dạng A-2. Tuy nhiên, những tia sáng được phóng ra từ mỗi đơn vị ăng-ten sẽ lan ra với khoảng cách dựa theo tiêu chuẩn của bề dày chùm tia xa trong bảng dữ liệu ăng-ten có bán thị. Độ mở của chùm tia hẹp bắt đầu từ kích thước nhỏ nhất của ăng-ten và lan ra khi nó sinh ra. Vì vậy, nếu bộ truyền tín hiệu là một đồng hồ vuông, tia sẽ không bao giờ nhỏ hơn một đồng hồ vuông, điều đó rất quan trọng khi truyền năng lượng RF tới một ăng-ten nhận điện nhỏ hơn cái ăng-ten truyền tín. Tuy rằng trạng thái ánh sáng có thể tập trung nhiều năng lượng tần số hơn vào ăng-ten tiếp nhận, nhưng phần lớn của chùm tia có thể nằm ngoài vùng bắt sóng mong muốn.

Trong trường hợp tập trung gần sân, Những tia sáng phát ra từ mỗi ăng-ten tụ về một điểm nhất định trong vùng cận trường để tạo thành một điểm nóng địa phương với sóng radio cao. Độ dày điện tần số PCB, như đã hiển thị trong hình 3. The -3dB (half power) size of the hot spot can be as small as slightly less than λ/2. Tùy thuộc vào kích thước của ăng-ten nhận., Kích thước của điểm nóng có thể so sánh với kích thước của ăng-ten nhận.. Nếu kích thước của hai cái giống nhau, Có thể kết nối hiệu quả hơn giữa bộ phát và bộ thu.. Tuy, do hệ thống kết hợp chặt chẽ, Hệ thống phải được mô phỏng và thiết kế toàn bộ, đó là, ăng-ten truyền tín hiệu và ăng-ten nhận.. Vì ăng-ten rất gần., trở ngại của chúng sẽ thay đổi, và độ lớn và giai đoạn của trường vượt qua độ mở của ăng-ten tiếp nhận có thể không đều ngang.. Although the design of the far-field antenna has a consistent amplitude and phase in its capture area (that is, it is assumed to be a plane wave), khả năng thiết kế ăng-ten tiêu chuẩn không thích hợp cho việc hoạt động gần trường., vậy hệ thống mô phỏng là quan trọng cho việc tối đa các giải pháp năng lượng không dây. Hiệu suất là quan trọng.

Tập trung cả các trường xa và gần trường có thể cung cấp năng lượng vô tuyến tần số cao hơn. Việc đạt được nó mang tính phức tạp, mà có xu hướng tăng giá. Dự án tiêu điểm có thể gồm hướng dẫn cơ khí hay điện tử, như động cơ hay khuếch trương và mạch điều chỉnh pha. Sự tăng giá làm khó chứng minh lợi ích không dây. Bởi vì máy phát sóng có một ăng-ten và máy khuếch đại đơn lẻ nhỏ hơn nhiều và tốn kém hơn các giải pháp tiêu điểm chùm tia, phương pháp này khả thi hơn cho các ứng dụng có âm lượng lớn.

Vật liệu xây dựng

Vì sóng vô tuyến được truyền qua nhiều vật liệu điện, nên ăng-ten có thể được gắn vào trong sản phẩm, vì không cần thiết phải có đường nhìn giữa bộ phát và bộ thu. Điều này cũng có nghĩa là các cảm biến hoạt động từ xa có thể được gắn vĩnh viễn vào các vật liệu xây dựng và đặt sau các bức tường. Đặc trưng các vật liệu xây nhà trong nhà (như tấm ván thể thao) rất thân thiện, như chúng ta đã biết từ danh tiếng Wi-Fi.

Dựa vào ảnh hưởng của tường với tín hiệu phát sóng không dây, có nhiều đặc điểm ảnh hưởng tới khả năng truyền.. All dielectric materials have dielectric constant (ie, relative dielectric constant) and loss tangent. Thường, một vật liệu điện tử được mô tả bởi sự mất mát của nó hoặc cách nó làm suy giảm tín hiệu tần số phát tán qua nó. Sự mất mát này có liên quan đến tình trạng mất mát của vật liệu. Cho vật liệu như ván đựng bông, thua cục có thể khá thấp, trong khi dành cho các loại xây dựng như gạch và bê tông, thua cục sẽ lớn hơn. Vì hằng số điện của vật liệu còn lớn hơn cả hằng số điện của không khí trong nhà, Sự khác biệt này tạo ra giao diện giữa các phương tiện, kết quả là xạ và phản chiếu của sóng trên bề mặt của vật liệu.
Sức mạnh phản chiếu và góc phản xạ phụ thuộc vào độ cực của làn sóng đối với bề mặt sự cố và được mô tả bởi giải trí Fresnel. Để đơn giản, một phương trình không mất gì, không từ trường.
Trong số đó, R là hệ số phản xạ năng lượng của chế độ cực dọc, RP là hệ số phản xạ năng lượng của chế độ song song., Độ cao bao nhiêu:, d.184t là góc của sóng khúc xạ., và 206; 1;1 và 206; 2 là hàm giảm ảnh của hai phương tiện truyền thông..
These equations show the reflected and transmitted power at the interface (Figure 4). Khi góc sự cố dưới độ 60., 8=* or more of the radio tần số wireless power can be translated to the wall. ♪. Thú vị, trong trường hợp chế độ song song, Có thể truyền điện vô tuyến vào bức tường dưới góc của Brewster..
Bởi vì... Bảng PCB không bị mất mát và tạo ra hai giao diện: căn phòng được vào tấm ván thể thao và tấm ván thể thao phía sau không khí., Sử dụng mô phỏng của Ansys HFS giúp mường tượng cách bộ bài thể thao tác tác lan rộng. Kế hoạch gồm có 12.Vỏ gỗ dày 8 mm, Độ khẩn:.19, color.Mười, và một ăng-ten truyền thông 915MHz được đặt 0.Cách xa bức tường 5m.. The amplitude of the electric field (E field) of a 4*2 m vertical polarization plane of incidence is plotted. Để dễ so sánh, xoá bức tường và lặp lại mô phỏng. Những con số này cho thấy một tầm nhìn từ trên xuống của máy bay..
Mô phỏng không có tường cho thấy một sự mịn, Vòng lặp E-field đồng bộ. Hình A. Đường 5a, the part of the ring where the incident angle is close to zero (that is, directly down from the dipole) shows results similar to the example without walls, bởi vì góc sự cố nhỏ và tấm ván sẽ phản chiếu rất ít. Ở góc dốc nước, ở phía bên phải xa và trái của cánh đồng E phản chiếu, gây nhiều sự méo mó. Sóng phản chiếu tạo ra sự can thiệp xây dựng và phá hủy đối trường E chính từ thời dipole.. Kiểm tra hai hình ảnh này, bởi vì hằng số điện của ván thể thao khá thấp, có rất ít phản ứng RF, Vậy hai giả lập có trường E tương tự. Mô phỏng xác nhận nguồn điện không dây tần số vô tuyến có thể được cung cấp trong trường hợp không có đường nhìn.. Ngay cả khi bức tường được dùng để tách các ăng-ten truyền và nhận., cũng có thể truyền điện, tương đối không bị ảnh hưởng.
in conclusion
The radio frequency wireless power supply can be realized in many ways. Do tính phức tạp của mỗi môi trường, Các tham số hệ thống khác nhau có thể được điều chỉnh để đáp ứng nhu cầu của ứng dụng cá nhân.. Nói chung, Sóng tần số thấp có nguồn điện lớn hơn. Kích cỡ của sản phẩm tiếp nhận thường quyết định kích cỡ ăng-ten tối đa., điều khiển tần số điện tín thấp nhất. Mặc dù có thể dùng ăng-ten nhỏ điện, Độ rộng băng của các ăng-ten này rất hẹp., làm chúng không thích hợp cho việc sản xuất hàng loạt vì sức chịu đựng sản xuất có thể thay đổi tần số cộng hưởng.
Sự tập trung tần số radio ở gần hay xa cung cấp một phương pháp tăng tốc thêm. Tuy, Kết hợp nhiều ăng-ten vào hệ thống điện tử phụ sẽ gấp đôi giá bố trí triển khai., nên một bộ phát với một ăng-ten và máy khuếch đại có thể thuận lợi hơn cho các ứng dụng có âm lượng lớn.. Bộ xây nhà thông thường có ảnh hưởng rất ít đến trường RF., Vì vậy hệ thống năng lượng RF có thể.
Cân nhắc các lựa chọn thiết kế, the tần số radio PCB Hệ thống điện không dây có thể được thiết kế để đáp ứng nhu cầu khác nhau của nhiều ứng dụng tại nhiều thị trường đứng thẳng. Sóng vô tuyến không phải là công nghệ tương lai, nhưng một công nghệ đang được triển khai, sẽ nhanh chóng được mở rộng và phát triển trên diện rộng trong tương lai gần..