RF ENERJİ HASATLAMA SİSTEMLERİ İÇİN ÇİFT BANDLI GREİNACHER DOĞRULTUCU DEVRE TASARIMI
Yıl: 2018 Cilt: 6 Sayı: 2 Sayfa Aralığı: 348 - 353 Metin Dili: Türkçe DOI: 10.21923/jesd.396269 İndeks Tarihi: 04-03-2020
RF ENERJİ HASATLAMA SİSTEMLERİ İÇİN ÇİFT BANDLI GREİNACHER DOĞRULTUCU DEVRE TASARIMI
Öz: Enerji hasatlama sistemleri günümüzde yeni bir enerji kaynağı olarakadlandırılmakta ve ortamda bulunan mevcut elektromanyetik enerjininkullanılmasını he deflemektedir. Enerji hasatlama sistemleri, düşük güç tüketiminesahip cihazlar için etkili bir çözüm olarak ortaya çıkmaktadır. Bu sistemlerinin temelamacı, düşük güç tüketimine sahip haberleşme sistemleri (ZigBee teknolojileri veKablosuz sensör ağları) ile birlikte kullanılıp batarya ömrünü uzatmaktır. Busistemlerin temel bileşenleri şunlardır: (1) minyatür anten ve (2) yüksek verimlidoğrultucu devresi. Birinci bileşen ortamdaki RF dalgalarını toplarken, ikincisi isetoplanan RF enerjisini doğrultarak DC'ye çevirir. Bu çalışmada 2.4GHz ve 2.7GHzfrekanslarında çalışan çift bandlı Greinacher doğrultucu devre tasarımı önerilmiştir.Uyumlandırma katında L-C ve mikroşerit stub yapıları kullanılmıştır. Greinacherdoğrultucu devresinin simetrik yapısı, diyotlar tarafından üretilen harmoniğinazalmasına yardımcı olmaktadır. Yapılan simülasyon sonuçlarına göre, 10dBm girişgücüne karşılık çıkışta 100 Kohm’luk yük direncinde 4,02V’luk bir DC gerilim eldeedilmiştir. 0dBm’lik giriş gücünde ise LTE frekansında 100ohm ile 100Kohmarasında değişen yük dirençlerinde -5 ile -15dBm arasında güç değerleri eldeedilmiştir. Tasarımlar ve spesifikasyonları AWR yazılımında yapılan benzetimler ileelde edilmiştir. Doğrultucudan elde edilen DC gerilim kullanılarak düşük güçtüketimine sahip sensörler ve sensör ağları beslenebilir ya da DC gerilimdepolanarak pil ömrü uzatılabilir.
Anahtar Kelime: Konular:
DUAL BAND GREINACHER RECTIFIER CIRCUIT DESIGN FOR ENERGY HARVESTING SYSTEMS
Öz: Nowadays, the RF energy harvester systems can be named as one of the novel energy source which aims to use the electromagnetic energy in environment. Harvester systems are seen as an effective solution method for low power consumption circuits. These systems can be used with low power consumption communication system (ZigBee and wireless sensors) to extend the battery life. These systems are consist of: (a) a miniaturized antenna, (b) a high performance rectifier circuit. The first component gathers the RF signals in environment while the second component rectifies the signals to a DC current. Herein, design of a dual band Greinacher rectifier circuit for 2.4 and 2.7 GHz applications is studied. L-C type circuits and microstrip stub structures are used for matching layer. The symmetrical structure of Greincacher rectifier provides reduction in harmonics of diodes. As it can be seen from simulation results, for an input power of 10 dBm a voltage of 4.02V DC voltage on a 100 Kohm load resistor, and for an input power of 0 dBm with a variable load resistor of 100-100K ohm -5~15 dBm is obtained. Designs and specifications were obtained by simulations performed in AWRsoftware. Thus, by using the DC voltage that is rectified by the RF harvester it is possible to supply low power sensors or extend the battery life of the systems.
Anahtar Kelime: Konular:
Belge Türü: Makale Makale Türü: Araştırma Makalesi Erişim Türü: Erişime Açık
- Cheng, Y.-C., Chawathe, Y., LaMarca, A., Krumm, J., 2005. Accuracy characterization for metropolitan-scale Wi-Fi localization. Proc. Third Int. Conf. on Mobile Systems, pp. 233–245.
- Curty, J.-P., Joehl, N., Krummenacher, F., Dehollain, C., Declercq, M., 2000. A model for m-power rectifier analysis and design. IEEE Trans. Circuits Syst. I, 52, (12), pp. 2771–2779.
- Gilbert, J.M., Balouchi, F., 2008. Comparison of energy harvesting systems for wireless sensor networks. Int. J. Autom. Comput., 5, (4), pp. 334–347.
- Hagerty, J.A., Helmbrecht, F.B., McCalpin, W.H., Zane, R., Popovic, Z.B., 2004. Recycling ambient microwave energy with broadband rectenna arrays. IEEE Trans. Microw. Theory Tech., 52(3), 1014–1024.
- Le, T., Mayaram, K., Fiez, T., 2008. Efficient far-field radio frequency energy harvesting for passively powered sensor networks. IEEE J. Solid-State Circuits, vol. 43, no. 5, pp. 1287–1302.
- Olgun, U., Chen, C.-C., Volakis, J.L., 2012. Design of an efficient ambient WiFi energy harvesting system. IET Microw. Antennas Propag., 6(11), 1200–1206.
- Ostaffe, H., 2010. Power out of thin air: ambient RF energy harvesting for wireless sensors. http://powercastco.com/PDF/Power-Out-of-Thin- Air.pdf
- Papotto, G., Carrara, F., Palmisano, G., 2011. A 90-nm CMOS Threshold-Compensated RF Energy Harvester, Solid- State Circuits. IEEE Journal of, 46(9), 1985 – 1997.
- Paradiso, J.A., Starner, T., 2005. Energy scavenging for mobile and wireless electronics. IEEE Pervasive Comput., 4, (1), 18–27.
- Rebello, J., 2010. Global wireless subscriptions reach 5 billion. Available: http://www.isuppli.com/Mobile-and- Wireless-communications/News/Pages/Global- Wireless-Subscriptions-Reach-5-Billion.aspx
- Sample, A., Smith, J, 2009. Experimental results with two wireless power transfer systems. Proc. IEEE RWS, 16– 18.
- Yan, H., Montero, J. G. M., Akhnoukh, A., de Vreede, L. C. N., Burghart, J. N., 2005. An integration scheme for RF power harvesting. 8th Annu. Workshop Semiconductor Advances Future Electron. Sensors, Veldhoven, the Netherlands.
| APA | BELEN M (2018). RF ENERJİ HASATLAMA SİSTEMLERİ İÇİN ÇİFT BANDLI GREİNACHER DOĞRULTUCU DEVRE TASARIMI. , 348 - 353. 10.21923/jesd.396269 |
| Chicago | BELEN MEHMET ALİ RF ENERJİ HASATLAMA SİSTEMLERİ İÇİN ÇİFT BANDLI GREİNACHER DOĞRULTUCU DEVRE TASARIMI. (2018): 348 - 353. 10.21923/jesd.396269 |
| MLA | BELEN MEHMET ALİ RF ENERJİ HASATLAMA SİSTEMLERİ İÇİN ÇİFT BANDLI GREİNACHER DOĞRULTUCU DEVRE TASARIMI. , 2018, ss.348 - 353. 10.21923/jesd.396269 |
| AMA | BELEN M RF ENERJİ HASATLAMA SİSTEMLERİ İÇİN ÇİFT BANDLI GREİNACHER DOĞRULTUCU DEVRE TASARIMI. . 2018; 348 - 353. 10.21923/jesd.396269 |
| Vancouver | BELEN M RF ENERJİ HASATLAMA SİSTEMLERİ İÇİN ÇİFT BANDLI GREİNACHER DOĞRULTUCU DEVRE TASARIMI. . 2018; 348 - 353. 10.21923/jesd.396269 |
| IEEE | BELEN M "RF ENERJİ HASATLAMA SİSTEMLERİ İÇİN ÇİFT BANDLI GREİNACHER DOĞRULTUCU DEVRE TASARIMI." , ss.348 - 353, 2018. 10.21923/jesd.396269 |
| ISNAD | BELEN, MEHMET ALİ. "RF ENERJİ HASATLAMA SİSTEMLERİ İÇİN ÇİFT BANDLI GREİNACHER DOĞRULTUCU DEVRE TASARIMI". (2018), 348-353. https://doi.org/10.21923/jesd.396269 |
| APA | BELEN M (2018). RF ENERJİ HASATLAMA SİSTEMLERİ İÇİN ÇİFT BANDLI GREİNACHER DOĞRULTUCU DEVRE TASARIMI. Mühendislik Bilimleri ve Tasarım Dergisi, 6(2), 348 - 353. 10.21923/jesd.396269 |
| Chicago | BELEN MEHMET ALİ RF ENERJİ HASATLAMA SİSTEMLERİ İÇİN ÇİFT BANDLI GREİNACHER DOĞRULTUCU DEVRE TASARIMI. Mühendislik Bilimleri ve Tasarım Dergisi 6, no.2 (2018): 348 - 353. 10.21923/jesd.396269 |
| MLA | BELEN MEHMET ALİ RF ENERJİ HASATLAMA SİSTEMLERİ İÇİN ÇİFT BANDLI GREİNACHER DOĞRULTUCU DEVRE TASARIMI. Mühendislik Bilimleri ve Tasarım Dergisi, vol.6, no.2, 2018, ss.348 - 353. 10.21923/jesd.396269 |
| AMA | BELEN M RF ENERJİ HASATLAMA SİSTEMLERİ İÇİN ÇİFT BANDLI GREİNACHER DOĞRULTUCU DEVRE TASARIMI. Mühendislik Bilimleri ve Tasarım Dergisi. 2018; 6(2): 348 - 353. 10.21923/jesd.396269 |
| Vancouver | BELEN M RF ENERJİ HASATLAMA SİSTEMLERİ İÇİN ÇİFT BANDLI GREİNACHER DOĞRULTUCU DEVRE TASARIMI. Mühendislik Bilimleri ve Tasarım Dergisi. 2018; 6(2): 348 - 353. 10.21923/jesd.396269 |
| IEEE | BELEN M "RF ENERJİ HASATLAMA SİSTEMLERİ İÇİN ÇİFT BANDLI GREİNACHER DOĞRULTUCU DEVRE TASARIMI." Mühendislik Bilimleri ve Tasarım Dergisi, 6, ss.348 - 353, 2018. 10.21923/jesd.396269 |
| ISNAD | BELEN, MEHMET ALİ. "RF ENERJİ HASATLAMA SİSTEMLERİ İÇİN ÇİFT BANDLI GREİNACHER DOĞRULTUCU DEVRE TASARIMI". Mühendislik Bilimleri ve Tasarım Dergisi 6/2 (2018), 348-353. https://doi.org/10.21923/jesd.396269 |
