Кіріспе
Қуатты қабылдау антеннасы. Ректенна (түзеткіш антенна) – электромагниттік энергияны тұрақты токқа (DC) электр энергиясына түрлендіруге арналған қабылдау антеннасының ерекше түрі. Олар қуатты радио толқындар арқылы жіберетін сымсыз қуат беру жүйелерінде қолданылады. Қарапайым ректенна элементі – диполь антеннасынан, оның диполь элементтеріне диод қосылғаннан тұрады. Диод антеннаға микротолқындардың әсерінен туындаған айнымалы токты түзетіп, диодқа қосылған жүктемені қуатпен қамтамасыз ететін тұрақты ток қуатын өндіреді. Шоттки диодтары әдетте қолданылады, себебі олар ең төменгі кернеу төмендеуіне және ең жоғары жылдамдыққа ие, демек, өткізу және коммутация кезіндегі қуат жоғалтулары ең аз болады. Үлкен ректенналар дипольді антенналар сияқты көптеген қуатты қабылдайтын элементтердің массивтерінен құралады.
A rectenna (rectifying antenna) is a special type of receiving antenna that is used for converting electromagnetic energy into direct current (DC) electricity. They are used in wireless power transmission systems that transmit power by radio waves. A simple rectenna element consists of a dipole antenna with a diode connected across the dipole elements. The diode rectifies the AC induced in the antenna by the microwaves, to produce DC power, which powers a load connected across the diode. Schottky diodes are usually used because they have the lowest voltage drop and highest speed and therefore have the lowest power losses due to conduction and switching. Large rectennas consist of arrays of many power receiving elements such as dipole antennas.
Қуат сәулелерін тарату
1960 жылдары ректеннаның ойлап табылуы ұзақ қашықтыққа сымсыз қуат беруді мүмкін етті. Ректенна 1964 жылы ойлап табылған және 1969 жылы АҚШ-тың электр инженері Уильям К. Браун патенттеген. Ол оны жерден микротолқындар жіберіліп, ректеннаға қабылданатын модельді тікұшақпен көрсетті, тікұшақ осы микротолқындармен қуаттандырылды. 1970 жылдан бері ректенна зерттеулерінің басты себептерінің бірі – күн энергиясы спутниктері үшін қабылдау антеннасын жасау болды. Бұл спутниктер күн батареялары арқылы ғарыштан күн сәулесінен энергия жинап, оны үлкен ректенна массивтеріне микротолқындар түрінде жерге жіберетін еді. Әскери қолданыс ретінде жерден микротолқындармен қуаттандырылатын ұшқышсыз барлау ұшақтарын ұзақ уақыт бойы ауада ұшыру ұсынылып отыр. Соңғы жылдары ректенналарды кішкентай сымсыз микроэлектрондық құрылғыларға қуат беру үшін пайдалануға қызығушылық артып келеді. Қазіргі уақытта ректенналар ең көп RFID тегтерінде, жақындық карталарында және контактісіз смарт-карталарда қолданылады, олардың құрамында кішкентай ректенна элементімен қуатталатын интегралдық схема (IC) бар. Құрылғы электрондық оқу құрылымына жақындағанда, оқу құрылымынан келетін радио толқындар ректеннаға қабылданып, IC-ге қуат береді, ал IC өз деректерін оқу құрылымына қайтарады.
Геометриялық диодтар
Бұл өте жылдам диодтарды жасауға қатысты үміт беретін жол – "геометриялық диодтар" нысанында болды. Графендік геометриялық диодтар терагерц сәулеленуін түзетуге қабілетті екені хабарланды. 2020 жылдың сәуір айында кремний наносымдарында геометриялық диодтар табылды. Эксперименттік зерттеулер көрсеткендей, бұл сымдар 40 ГГц дейінгі жиілікті түзетуге қол жеткізеді, бұл нәтиже қолданылған құралдың мүмкіндігінің шегі болды, бірақ теориялық тұрғыдан сымдар терагерц диапазонындағы сигналдарды да түзетуге шамасы бар.