Design and Analysis of a 35 GHz Rectenna System for Wireless Power Transfer to an Unmanned Aerial Vehicle

Dans cet article, la conception et l'optimisation d'une antenne (émetteur) et d'un système rectenna (récepteur) sont présentées pour traiter le transfert de puissance micro-ondes sans fil pour alimenter un véhicule aérien sans pilote en mouvement de 22 kW. La fréquence d'émission de la puissance micro-ondes de 35 GHz est sélectionnée afin d'obtenir une architecture de système compacte à faible coût. Pour ce faire, tout d'abord, la taille de l'antenne d'émission et de réception a été calculée en utilisant l'équation de transmission de puissance Friis pour une distance de 10 km. La distance de transmission de puissance peut être modifiée en fonction de la demande. Par conséquent, un réseau d'antennes patch micro-ruban rectangulaires de 4x2 à haut gain et haute efficacité a été conçu et simulé à l'aide de l'outil de conception électromagnétique CST. Et puis, un simple système de redressement (rectenna) a été conçu et optimisé par le logiciel Advanced Design System (ADS). Une diode GaAs Schottky MA4E1317 est choisie pour le système de redressement. La fréquence de résonance du réseau d'antenne patch et de la rectenna est de 35 GHz. Le gain et l'efficacité des antennes patch micro-ruban 4x2 proposées sont respectivement de 13,4 dBi et 85%. De plus, l'efficacité de conversion RF en DC de la tension de sortie rectenna proposée atteint respectivement 80% et 3,5 V pour une puissance d'entrée de 10 dBm contre une charge résistive de 1500 Ω. Le système d'antenne et de rectenna proposé démontre les possibilités detransfert de puissance micro-ondes sans fil sur une longue distance avec efficacité et ce pour des diamètres d'antenne respectables.