Лекция
Привет, Вы узнаете о том , что такое ректенна, Разберем основные их виды и особенности использования. Еще будет много подробных примеров и описаний. Для того чтобы лучше понимать что такое ректенна , настоятельно рекомендую прочитать все из категории Устройства СВЧ и антенны.
ректенна (от англ. rectifying antenna — выпрямляющая антенна) — устройство, представляющее собой нелинейную антенну, предназначенную для преобразования энергии поля падающей на нее электромагнитной волны в энергию постоянного тока. Простейшим вариантом конструкции может быть полуволновый вибратор, между плечами которого устанавливается устройство с односторонней проводимостью (например, диод). В таком варианте конструкции антенна совмещается с детектором, на выходе которого, при наличии падающей волны, появляется ЭДС. Для повышения усиления такие устройства могут быть объединены в многоэлементные решетки. Ректенна является (rectifying antenna) - специальным типом приема антенны , который используется для преобразования электромагнитной энергии в постоянный ток (DC) электроэнергии . Они используются в беспроводных системах передачи энергии, которые передают энергию по радиоволнам . Простой элемент rectenna состоит из дипольной антенны с ВЧ- диодом, соединенным через дипольные элементы. Диод выпрямляет в переменный ток , индуцированный в антенне с помощью микроволн, чтобы вырабатывать энергию постоянного тока, который питает нагрузку , соединенную через диод. Диоды Шоттки обычно используются, потому что они имеют наименьшее падение напряжения и самую высокую скорость и, следовательно, имеют наименьшие потери мощности из-за проводимости и переключения. [1] Большие ректенны состоят из множества таких дипольных элементов.
Ректенны могут применяться в качестве приемников в каналах передачи энергии на большие расстояния, что особенно важно при транспортировке энергии от создаваемых солнечных электростанций с орбиты на Землю и наоборот, от Земли на поднимаемый аппарат, например, на космический лифт.
В 1976 году американскому физику Вильяму Брауну удалось передать СВЧ-пучком мощностью 30 кВт на расстояние в 1 милю (1,6 км). КПД ректенны в этом эксперименте был чуть больше 80 %[1], что все же ниже КПД ЛЭП.
Исследованию перспектив использования СВЧ колебаний и волн для создания новых и высокоэффективных систем передачи энергии посвятил немало времени один из крупнейших советских физиков, лауреат Нобелевской премии, академик Петр Леонидович Капица.[2]
Изобретение ректенны в 1960-х годах сделало возможным беспроводную передачу энергии на большие расстояния . Об этом говорит сайт https://intellect.icu . Ректенна была изобретена в 1964 году и запатентована в 1969 году [2] американским инженером-электриком Уильямом Брауном , который продемонстрировал ее на модельном вертолете, приводимом в действие микроволнами, передаваемыми с земли, полученными от прикрепленной ректенны. [3] Начиная с 1970-х годов, одним из основных мотивов для исследования ректенны была разработка приемной антенны для предлагаемых солнечных энергетических спутников , которая собирала бы энергию солнечного света в космосе вместе с солнечными элементами и передавала ее на Землю в виде микроволн для огромной ректенны. массивы. [4] Предлагаемое военное применение для властибеспилотный самолет-разведчик с микроволнами, излучаемыми с земли, позволяя им оставаться в воздухе надолго. В последние годы интерес к использованию ректенны стал источником питания для небольших беспроводных микроэлектронных устройств. В настоящее время наибольшее использование rectennas используется в метках RFID , бесконтактных картах и бесконтактных смарт-картах , которые содержат интегральную схему ( IC ), которая питается от небольшого элемента rectenna. Когда устройство подносится к электронному устройству считывания, радиоволны от считывающего устройства поступают в ректенну, запуская микросхему, которая передает свои данные обратно считывателю.
Простейший кристаллический радиоприемник, использующий антенну и демодулирующий диод ( выпрямитель ), на самом деле представляет собой ректенну, хотя он отбрасывает компонент постоянного тока перед отправкой сигнала в наушники . Люди , живущие вблизи сильных радио передатчиков иногда обнаруживают , что бы с длинной приемной антенной, они могли бы получить достаточное количество электрической энергии , чтобы зажечь лампочку. [5]
Однако в этом примере используется только одна антенна, имеющая ограниченную зону захвата. Rectenna использует несколько антенн, распределенных по широкой области, чтобы захватывать больше энергии.
Исследователи экспериментируют с использованием ректенн для питания датчиков в отдаленных районах. [6]
РЧ-ректенны используются для нескольких видов беспроводной передачи энергии . В микроволновом диапазоне экспериментальные устройства достигли эффективности преобразования энергии 85-90%. [7]
Подобные устройства, уменьшенные до пропорций, используемых в нанотехнологиях , могут быть использованы для преобразования света непосредственно в электричество. Этот тип устройства называется оптической ректенной или нанотенной . [8] [9] Теоретически, высокая эффективность может поддерживаться, когда устройство сжимается, но эффективность до сих пор была ограничена. Университет штата Миссури , ранее сообщалось о работе по разработке недорогих, nantennas высокой эффективности (оптико-частотных rectennas). [10] Другие прототипы устройств были исследованы в сотрудничестве между Университетом Коннектикута и Пенн Стейт Алтуна с использованием гранта отНациональный научный фонд . [11] С использованием осаждения атомного слоя было высказано предположение, что в конечном итоге может быть достигнута эффективность преобразования солнечной энергии в электроэнергию выше 70%.
Проблемы, связанные с успешной технологией нантенны, включают изготовление антенны, достаточно малой для соединения оптических длин волн, и создание сверхбыстрого диода, способного выпрямлять высокочастотные колебания.
В 2015 году исследователи из Технологического института Джорджии изготовили оптическую ректенну с использованием массивов из 2 миллионов многослойных углеродных нанотрубок (MWCNT) на см 2, соединенных с наноразмерными выпрямительными диодами. MWCNT, которые действуют как оптические антенны из-за их выгодно малых размеров, покрыты оксидом алюминия и покрыты металлическим верхним слоем. Эта комбинация MWCNT, оксид, металл считается самым быстрым в мире туннельным диодом металл-изолятор-металл (MIM) , способным выпрямлять оптические частоты. Сообщалось, что отдельные переходы имеют емкость всего 1,7 Вт , с временем переключения порядка 1 фемтосекунды . [8]
Исследование, описанное в статье про ректенна, подчеркивает ее значимость в современном мире. Надеюсь, что теперь ты понял что такое ректенна и для чего все это нужно, а если не понял, или есть замечания, то не стесняйся, пиши или спрашивай в комментариях, с удовольствием отвечу. Для того чтобы глубже понять настоятельно рекомендую изучить всю информацию из категории Устройства СВЧ и антенны
Из статьи мы узнали кратко, но содержательно про ректенна
Комментарии
Оставить комментарий
Устройства СВЧ и антенны
Термины: Устройства СВЧ и антенны