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Lightweight and Compact Rectenna Array with 20W-Class Output at C-Band for Micro-Drone Wireless Charging Réseau Rectenna léger et compact avec sortie de classe 20 W en bande C pour le chargement sans fil des micro-drones

Nobuyuki TAKABAYASHI, Bo YANG, Naoki SHINOHARA, Tomohiko MITANI

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Résumé:

Les drones sont attrayants pour de nombreux types d’industries, mais l’alimentation électrique limitée des batteries a empêché les drones de fonctionner pendant de longues heures. La transmission de puissance par micro-ondes (MPT) est l’une des technologies les plus prometteuses pour les libérer de cette limitation. Étant donné que, parmi plusieurs types de drones, le micro-drone a un temps de vol disponible plus court, il est raisonnable de fournir au micro-drone un accès au chargement sans fil avec un système MPT. Cependant, il n’existe pas de rectenna adaptée aux applications de chargement de micro-drones dans les études précédentes. Dans cet article, un système MPT pour micro-drone a été proposé en bande C, où un réseau de rectennes léger et compact avec une puissance de sortie de classe 20 W a été développé. Sous éclairage d'un faisceau plat de 203 mW/cm2 de densité de puissance, un réseau de rectennes à 16 éléments a été mesuré. La rectenne à 16 éléments a été formée à l'aide d'un substrat en nid d'abeille pour la légèreté et de diodes barrière Schottky GaAs pour un rendement élevé. Il pesait 37.5 g et mesurait 146.4 mm sur 146.4 mm. Il a produit 27.0 W de puissance continue à 19.0 V à 5.8 GHz lorsqu'une puissance radiofréquence de 280 W était générée par le magnétron verrouillé par injection et que 134 W étaient transmis à partir du réseau multiéléments de transmission. Le rapport puissance/poids était de 0.72 W/g. Le rendement de conversion de puissance était de 61.9 %. Ces chiffres ont surpassé les rectennas des études précédentes et conviennent à un système MPT pour micro-drone.

Publication
IEICE TRANSACTIONS on Electronics Vol.E105-C No.10 pp.509-518
Date de publication
2022/10/01
Publicisé
2022/04/21
ISSN en ligne
1745-1353
DOI
10.1587/transele.2022MMP0004
Type de manuscrit
Special Section PAPER (Special Section on Microwave and Millimeter-Wave Technologies)
Catégories

Auteurs

Nobuyuki TAKABAYASHI
  Kyoto University
Bo YANG
  Kyoto University
Naoki SHINOHARA
  Kyoto University
Tomohiko MITANI
  Kyoto University

Mots-clés

Table des matières