عنوان پایان‌نامه
انتقال بی سیم توان در ناحیه میدان نزدیک غیر تشعشعی آنتن ها
- رشته تحصیلی
- مهندسی برق-مخابرات-میدان
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 46707;کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: E 1797
- تاریخ دفاع
- ۲۲ شهریور ۱۳۸۹
- دانشجو
- جواد مشفق
- استاد راهنما
- جلیل اقا راشدمحصل, محمود شاه آبادی
- چکیده
- در این پایان نامه انتقال بی¬سیم توان در ناحیه میدان نزدیک غیرتشعشعی آنتن¬ها مورد بررسی قرار می¬گیرد. انتقال بی¬سیم توان از طریق تزویج تشدیدی روش نوینی است که امکان انتقال توان تا فواصل چند برابر ابعاد یک آنتن از نظر الکتریکی کوچک را فراهم می¬کند. تدوین یک روش تحلیل مناسب، طراحی و ساخت یک سیستم انتقال بی¬سیم توان از طریق تزویج تشدیدی بین دو آنتن کوچک نسبت به طول موج، محورهای اصلی این پایان نامه را تشکیل می¬دهند. تمرکز تحقیق بر انتقال بی¬سیم توان بین دو هلیکس سیمی آزاد است. در این راستا یک شیوه برای تحلیل چنین سیستمی ارائه می¬کنیم که در آن، از روش آنالیز تمام موج ممان (Method of Moments) در نرم افزار FEKO برای محاسبه پارامترهای پراکندگی سیستم مذکور، به عنوان یک سیستم دو پورتی، استفاده شده است. از این پارامترها برای محاسبه بازده انتقال توان به ازای مقادیر مختلف مقاومت بار و فاصله انتقال استفاده می¬شود. با مطالعه اثر بارگذاری و فاصله بر بازده انتقال توان و امپدانس ورودی سیستم، شرایط حداکثر بازده انتقال توان به دست می¬آید. نتایج عددی نشان می¬دهد که انتخاب مقادیر مناسب مقاومت بار می¬تواند بازده انتقال توان را بیشینه کند. استفاده از هلیکس سیمی «تکرار کننده»، با ساختاری مشابه ساختارهای هلیکس پیشین، بازده سیستم انتقال بی¬سیم توان در فاصله سه متری را به میزان بهبود می¬بخشد. علاوه بر مطالعات نظری فوق، مبادرت به ساخت یک سیستم انتقال توان بر پایه نتایج عددی به دست آمده نموده¬ایم. در سیستم ساخته شده، بازده انتقال توان در فرکانس ، که فرکانس تشدید اول سیم¬پیچ هلیکس با شعاع قاعده و طول است، اندازه¬گیری شده است. با انتخاب مناسب مقاومت بار، انتقال بی¬سیم توان بین دو سیم¬پیچ هلیکس در فاصله از یکدیگر، با بازده بیش از امکان¬پذیر گردید.
- Abstract
- In this thesis, wireless power transfer within non-radiative near-field region of antennas is investigated. Wireless power transfer through resonance coupling is a recent technique that enables power transfer within distances up to several multiples of the size of an electrically small antenna. Proposing an appropriate method of analysis, design, and fabrication of a wireless power transfer system using resonance coupling between two electrically small antennas are the main subjects of this thesis. The analysis is focused on the wireless power transfer between two open-ended helical wires. In this regard, we present a method of analysis in which the Method of Moments (MoM) in FEKO (FEldberechnung bei K?rpern mit beliebiger Oberfl?che) is used to calculate the two-port scattering parameter of this system. Using these parameters, we compute the power transfer efficiency for various load resistances and transmission distances. Based on the effect of loading and transmission distance on the power transfer efficiency and on the input impedance, the conditions of maximum efficiency are obtained. The obtained numerical results show that choosing appropriate values of load resistance maximizes the power transfer efficiency. With the help of a “repeater” helical structure of a similar configuration as the previous helical structures, the efficiency of the wireless power transfer system is improved by more than 35% across a three-meter spacing. In addition to the above theoretical studies, we have fabricated a wireless power transfer system based on the obtained numerical results. In the fabricated system, the power transfer efficiency is measured at a frequency of 60 MHz, which is the first resonance frequency of a helical wire with a base radius and a length of 5 cm. After choosing the appropriate load resistance, an efficiency of 30% is achieved for the wireless power transfer between two helical wires with a separation of 20 cm.
