Optimization and analysis of WLAN RF energy harvesting system architecture for low power wireless applications

Abstract

Sunulan çalışma, bir radyo frekansı (RF) enerji toplama devresi tasarımı öneriyor;WLAN çift frekans bandından enerji süpürüyor. Diğerine kıyaslaEnerji toplamak için mevcut kaynaklar, örn. Güneş enerjisi, rüzgar ve termal, RF enerjisiSon araştırmalarda hasat çok ilgi gördü. Düşük seviyeye rağmenGüç yoğunluğu, RF enerjisi toplayıcısı enerjiyi güçlendirmek için umut verici bir çözüm olabilirEnerji toplayan anteninin özenle dizayn edilmiş kablosuz ağları kısıtlamalı veIşleme devresi. Bununla birlikte, kullanılabilir DC çıktı elde etmek kritik bir sorundurHasat makinesi tarafından alınan sinyaller gibi RF sinyallerinin voltajı düşük genlikkenHerhangi bir kablosuz cihazı çalıştırmak için gereken voltaj orantılı olarak yüksektir. Dahası, çoğuRF enerjisinin hasat edilmesinde geçmişteki çalışmaların yalnızca tek frekans için etkili olduğu veDaha az cevap verirler.Bu nedenle, bu araştırma, geliştirilmiş ve optimize edilmiş bir WLAN ikiliGerçek zamanlı kanal kayıplarının dahil edilmesiyle birlikte bant enerjisi toplama devresininImalat kaybı; Sunulan eserin yeni bir yönüdür. TheBu tezin katkısı sadece simüle edilen tasarımın ötesine geçiyor, ayrıcaIdeal olmayan simülasyon analizi ve tasarımlanmış devrenin PCB uygulaması. Ideal veİdeal olmayan devre tasarımı, her ikisinde de simülasyonlar eşliğinde karşılaştırılmıştır.Elde edilebilir hasat üst sınırını araştırmak için ideal ve ideal olmayan koşullarenerji. Simülasyon sonuçları yaklaşık% 67 verimlilik ve toplam çıktı13 μJ enerji, böylece verici gücü 1 Watt ve vericiden mesafe1 metre olarak tutulur; Ideal kanal özellikleri dikkate alınmıetır.

The presented work proposes a radio frequency (RF) energy harvesting circuit design,which scavenges energy from WLAN dual frequency band. In comparison to otheravailable sources for energy scavenging, e.g. solar, wind and thermal, RF energyharvesting has received much attention in recent research work. Despite of the lowpower density, RF energy harvesting can be a promising solution to power the energyconstrained wireless networks with careful design of energy harvester antenna andprocessing circuitry. However, it is a critical challenge to obtain usable DC outputvoltage from RF signals as signals received by harvester is of low amplitude, whereasrequired voltage to operate any wireless device is proportionally high. Moreover, mostof the past work in RF energy harvesting is only effective for single frequency andhave less efficiency response.Therefore, this research focuses to design an improved and optimized WLAN dualband energy harvesting circuit with the inclusion of real time channel losses, as wellas fabrication dissipation loss; which is a novel aspect of the presented work. Thecontribution of this dissertation goes beyond simulated design only, it also reports thenon-ideal simulation analysis and PCB implementation of designed circuit. Ideal andnon-ideal circuit design has been compared, with accompanying simulations on bothideal and non-ideal conditions to investigate the upper bound on achievable harvestedenergy. Simulation results report approximately 67% efficiency and total output of13 μJ of energy, such that transmitter power is 1 Watt and distance from transmitteris kept as 1 meter; with the ideal channel characteristics been considered.