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http://cicese.repositorioinstitucional.mx/jspui/handle/1007/3708| Diseño y construcción de una rectena de alta eficiencia para la recuperación y transformación de energía de RF y microondas en energía eléctrica Design and construction of a high efficiency rectenna for the recovery and transformation of RF and microwave energy into electrical energy | |
| Rodrigo Villafuerte Martínez | |
| JOSE LUIS MEDINA MONROY | |
| Acceso Abierto | |
| Atribución | |
| Cosechamiento de energía, Rectena, Diodo Schottky, HDTV Energy Harvesting, Rectenna, Schottky diode, HDTV | |
| En este trabajo de tesis se presenta el diseño y construcción de una rectena de alta eficiencia para la recuperación y transformación de energía de RF y microondas en energía eléctrica, la cual opera en el ancho de banda de 100 MHz a 6 GHz. Aplicaciones en dicha banda de frecuencias provienen de señales de radio FM, televisión HDTV, telefonía inalámbrica GSM, PCS, LTE y Wifi entre otras. Para que la rectena opere dentro de un gran ancho de banda, se propuso una antena monopolo de microcinta con estructura semicircular recortada, que incluye un plano de tierra parcial con defectos de forma semicircular. La estructura de antena desarrollada con dimensiones 21.0x20.0x0.15748cm permite cubrir el ancho de banda 0.414 a 6GHz. De manera adicional, se propone el diseño de un circuito rectificador/multiplicador de voltaje tipo Dickson de 4 etapas, el cual utiliza 8 diodos Schottky HSMS 286C, los cuales se caracterizaron para obtener sus parámetros S y su modelo de circuito equivalente respectivo. Tanto la antena como los circuitos rectificadores/multiplicadores se construyeron y caracterizaron en el laboratorio de RF y microondas y además se efectuaron pruebas de campo del sistema completo. En la caracterización de la antena se logró un rango de frecuencias de 414 MHz a 6 GHz con un ancho de banda de 5586 MHz (174.1814%), para pérdidas por retorno <- 6 dB, con una ganancia máxima medida en la cámara anecoica de 3.507 dB a la frecuencia de 1.1 GHz. El circuito rectificador/multiplicador de voltaje tipo Dickson se caracterizó de 100 MHz a 6 GHz, obteniéndose un voltaje de salida máximo de 16.06 volts correspondiente a frecuencia de 100 MHz, para una potencia de entrada de 10 dBm. En pruebas de campo la antena capturó señales de radio FM, HDTV, de telefonía GSM 850 y Wifi a 2.45 GHz, con un nivel máximo de -15.22dBm correspondiente a una transmisora de televisión HDTV. Además, en las pruebas de campo la rectena con el circuito Dickson conectado proporcionó un voltaje de salida de 2.9 volts. De las mediciones, se demostró que el nivel de voltaje obtenido corresponde a la suma de todas las frecuencias recibidas por la antena y convertidas a un voltaje DC. In this thesis, the design and construction of a high efficiency rectenna for the recovery and transformation of RF and microwave energy into electrical energy is presented, which operates in the 100 MHz to 6 GHz bandwidth. Applications in this frequency range come from FM radio signals, HDTV television, GSM wireless telephony, PCS, LTE and Wi-Fi, among others. In order to rectenna operates into a wide bandwidth, a microstrip monopole antenna with a semicircular trimmed structure was proposed, including a partial ground plane with semicircular shaped defects. The developed antenna structure with dimensions 21.0x20.0x0.15748cm allows to cover the whole 0.414 to 6GHz bandwidth. Besides, the design of a 4-stage Dickson-type rectifier/voltage multiplier circuit is proposed, which uses 8 Schottky HSMS 286C diodes that were characterized to obtain their S parameters and their respective equivalent circuit model. Both the antenna and the rectifier/multiplier circuits were built and characterized in the RF and microwave laboratory, performing also field tests of the complete system. From the antenna characterization, a frequency range of 414 MHz to 6 GHz with a bandwidth of 5586 MHz (174.1814%) was achieved, for return losses <- 6 dB, with a maximum gain measured in the anechoic chamber of 3,507 dB at the frequency of 1.1 GHz. The Dickson-type rectifier/voltage multiplier circuit was characterized from 100 MHz to 6 GHz, obtaining a maximum output voltage of 16.06 volts corresponding to a frequency of 100 MHz, for an input power of 10 dBm. In field tests, the antenna received FM radio, HDTV, GSM 850 telephony and Wi-Fi signals at 2.45 GHz, with a maximum level of -15.22dBm corresponding to an HDTV television transmitter located at 40 meters. Besides, in field test the developed rectenna with the Dickson circuit attached, provides an output voltage of 2.9 volts. From measurements, it was shown that the voltage level obtained is due to the sum of all the frequencies received by the antenna and converted to a DC voltage. | |
| 2022 | |
| Tesis de maestría | |
| Español | |
| Villafuerte Martínez, R. 2022. Diseño y construcción de una rectena de alta eficiencia para la recuperación y transformación de energía de RF y microondas en energía eléctrica. Tesis de Maestría en Ciencias. Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada, Baja California. 107 pp. | |
| DISPOSITIVOS DE MICROONDAS | |
| Aparece en las colecciones: | Tesis - Electrónica y Telecomunicaciones |
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