Введение
Антенна для приема мощности
Ректенна (ректифицирующая антенна) – это специальный тип приемной антенны, используемый для преобразования электромагнитной энергии в электричество постоянного тока (DC). Они применяются в беспроводных системах передачи энергии, которые передают мощность посредством радиоволн. Простой элемент ректенны состоит из дипольной антенны с диодом, подключенным к ее плечам. Диод выпрямляет переменный ток, индуцированный в антенне микроволнами, для получения постоянного тока, который питает нагрузку, подключенную к диоду. Обычно используются диоды Шоттки, поскольку они обладают наименьшим падением напряжения и наибольшей скоростью, что обеспечивает минимальные потери мощности из-за проводимости и переключения. Большие ректенны состоят из массивов множества элементов приема мощности, таких как дипольные антенны.
Приложения для передачи мощности
Изобретение ректенны в 1960-х годах сделало возможной беспроводную передачу энергии на большие расстояния. Ректенна была изобретена в 1964 году и запатентована в 1969 году американским инженером-электриком Уильямом К. Брауном, который продемонстрировал её на модели вертолёта, работающего от микроволн, передаваемых с земли и принимаемых подключенной ректенной. С 1970-х годов одной из основных задач исследований ректенны является разработка приёмной антенны для предлагаемых спутников солнечной энергии, которые собирали бы энергию солнечного света в космосе с помощью солнечных элементов и передавали бы её на Землю в виде микроволн огромным массивам ректенн. Рассматривается возможность военного применения для питания беспилотных разведывательных летательных аппаратов микроволновым излучением с земли, что позволило бы им оставаться в воздухе в течение длительного времени. В последние годы возрос интерес к использованию ректенн в качестве источников питания для небольших беспроводных микроэлектронных устройств. В настоящее время наибольшее применение ректенны находят в RFID-метках, картах доступа и бесконтактных смарт-картах, которые содержат интегральную схему (ИС), питаемую небольшим элементом ректенны. Когда устройство подносится к электронному считывающему устройству, радиоволны от считывателя принимаются ректенной, обеспечивая питание ИС, которая передаёт свои данные обратно считывателю.
Геометрические диоды
Перспективным направлением в создании этих сверхбыстрых диодов стали "геометрические диоды". Сообщалось, что графеновые геометрические диоды выпрямляют терагерцовое излучение. В апреле 2020 года геометрические диоды были продемонстрированы на кремниевых нанопроводах. Экспериментально было показано, что эти провода способны выпрямлять сигналы до 40 ГГц, что являлось ограничением используемого оборудования, и теоретически они могут выпрямлять сигналы и в терагерцовом диапазоне.