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Étude et conception d'une rectenna pour un transfert d'énergie sans fil point à point par faisceaux micro-ondes

Fila Mbombolo, Steve Eden (2012). Étude et conception d'une rectenna pour un transfert d'énergie sans fil point à point par faisceaux micro-ondes. Mémoire. Rimouski, Québec, Université du Québec à Rimouski, Département de mathématiques, informatique et génie, 197 p.

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Résumé

RÉSUMÉ: Ce mémoire propose l'étude d'un système de transmission d'énergie sans fil par faisceaux micro-ondes. Nos travaux de recherche se focalisent sur la conception et l'optimisation des circuits de rectification. Les circuits réalisés visent les applications opérant dans la gamme 2-3 GHz de la bande S. Les harmoniques générées par la diode Schottky ont pour effet d'introduire des pertes d'énergie et de dégrader les performances des circuits rectificateurs, au niveau de l'efficacité de conversion RF-DC et de la tension DC délivrée. Dans ce contexte, la mise en oeuvre de filtres compacts est indispensable pour annuler l'impact de ces harmoniques et améliorer les performances des circuits. Nous avons entrepris de développer des circuits rectificateurs sans l'intégration d'un circuit d'adaptation d'impédance supplémentaire, en exploitant les propriétés de la diode de redressement en RF, afin de réduire les dimensions des circuits. Le logiciel ADS (Advanced Design System) est utilisé pour simuler les circuits conçus en adoptant un support microruban. Également, les diodes Schottky de la série HSMS282x sont choisies pour réaliser les circuits. Les modèles de ces diodes empruntés à la bibliothèque des diodes RF d'ADS sont directement insérés dans les montages. Les effets parasites des boitiers ne sont pas pris en compte lors de la conception des circuits. Deux approches ont été envisagées. Dans le premier cas, les circuits rectificateurs sont développés en employant la technologie des filtres à base de résonateurs. Dans le second cas, une approche insérant une diode supplémentaire dans le montage doubleur de tension est mise en oeuvre. De manière générale, les quatre circuits de rectification réalisés au cours de ces travaux montrent une efficacité de conversion RF-DC au dessus de 60 % lorsque la puissance incidente est supérieure à 10 dBm et la résistance RL de charge est de 200 n. Pour le rectificateur à base du filtre coupe-bande en entrée, la tension DC récupérée à la sortie du circuit atteint 0,18 V à 2,45 GHz, alors que la puissance incidente est de o dBm. La rectenna constituée en connectant une antenne externe à ce circuit de rectification a permis de tester une transmission de la puissance sans fil à l'intérieur des locaux de notre laboratoire de télécommunications. -- ABSTRACT: This work relates the study of a wireless microwave power transmission system. Our researches concentrate on the design and the optimization of rectifying circuits. The proposed rectifiers are developed for applications operating at 2-3 GHz frequencies range in the S-band. The generated harmonics by the Schottky diode result on energy losses and have an impact on the rectifiers' performance, in terms of RF-OC conversion efficiency and DC voltage delivered. So, compact filters are needed to avoid harmonics effects and to improve the circuits' yield. By exploiting the diode properties at microwaves, we can develop rectifiers without an input matching circuit; this leads to reduce the circuits' size. ADS (Advanced Design System) software is used to compute the designed circuits by using the microstrip technology. Also the HSMS282x Schottky diodes series are chosen for the circuits' realization. The diodes' models are taken from the high frequency diodes library of ADS. And the parasitic effects of the diode package are not considered for the circuits design. Two approaches are suggested. For the first approach, the rectifiers integrate filters based on resonators. For the second one, an additional diode is inserted into the half bridge voltage doubler circuit. Globally, the results have shown a RF-DC conversion efficiency above 60 % while the incident power is above 10 dBm and the load resistance RL has a value of 200 Q. Thus, the designed rectifier inserting an input bandstop fiIter delivers an output DC voltage of 0.18 V at 2.45 GHz for an incident power of 0 dBm. By joining an external antenna to that rectifier, we have tested indoor a wireless power transmission.

Type de document: Thèse ou Mémoire (Mémoire)
Directeur de mémoire/thèse: Park, Chan-Wang
Informations complémentaires: Mémoire de recherche présenté dans le cadre du programme de maîtrise en ingénierie en vue de l'obtention du grade de maître en sciences appliquées (M.Sc.A.).
Mots-clés: Rectenna Circuit Rectification Transmission Energie Sans Fil Faisceau Micro-onde Microruban
Départements et unités départementales: Département de mathématiques, informatique et génie > Génie
Déposé par: DIUQAR UQAR
Date de dépôt: 11 juill. 2013 13:40
Dernière modification: 11 juill. 2013 13:40
URI: http://semaphore.uqar.ca/id/eprint/724

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