Conversión de Potencia RF Mejorada para Redes de Sensores y Sensores Integrados
Autores: Jordan, Willy; Barakat, Adel; Gyawali, Babita; Pokharel, Ramesh K.
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Conversión de Potencia RF Mejorada para Redes de Sensores y Sensores Integrados
Categoría
Gestión y administración
Subcategoría
Gestión de la tecnología y la inovación
Palabras clave
Transferencia de energía inalámbrica
Tecnología de formación de haces
Rectificadores de potencia RF de rango medio
Rectificador basado en pMOS
Técnica de polarización del cuerpo
Adaptación de impedancia
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
La transferencia de energía inalámbrica utilizando tecnología de formación de haces ha ganado recientemente una atención significativa para redes de sensores y sistemas embebidos. Esta tecnología utiliza antenas en array y rectificadores de potencia RF de rango medio (15-20 dBm) para una entrega de energía eficiente a los sensores. A pesar de su potencial, la investigación sobre rectificadores CMOS de potencia RF de rango medio sigue siendo limitada. Abordando esta brecha, proponemos un rectificador de alta eficiencia basado en pMOS que emplea una técnica de polarización del cuerpo, un método probado para mejorar el rendimiento del dispositivo, diseñado específicamente para aplicaciones de potencia RF de banda ancha y de rango medio. Los rectificadores convencionales a menudo dependen de un emparejamiento de impedancia de entrada preciso para lograr una alta eficiencia de conversión de potencia (PCE), lo que restringe el ancho de banda y limita la practicidad en entornos dinámicos. Para superar estos desafíos, el diseño propuesto integra una red de emparejamiento modificada, combinada con polarización dinámica del cuerpo, que reduce el voltaje umbral del pMOS y minimiza las pérdidas de energía. Las simulaciones revelan una PCE máxima del 60.5%, con una eficiencia que supera el 50% en un amplio rango de frecuencias de hasta 2.5 GHz, superando significativamente los diseños tradicionales. A diferencia de las soluciones convencionales de emparejamiento de impedancia, este rectificador mantiene un rendimiento robusto bajo desajustes de entrada, lo que lo hace bien adecuado para sistemas de transferencia de energía inalámbrica basados en formación de haces. Este estudio destaca el potencial de integrar la polarización del cuerpo con redes de emparejamiento avanzadas para rectificadores de banda ancha eficientes.
Descripción
La transferencia de energía inalámbrica utilizando tecnología de formación de haces ha ganado recientemente una atención significativa para redes de sensores y sistemas embebidos. Esta tecnología utiliza antenas en array y rectificadores de potencia RF de rango medio (15-20 dBm) para una entrega de energía eficiente a los sensores. A pesar de su potencial, la investigación sobre rectificadores CMOS de potencia RF de rango medio sigue siendo limitada. Abordando esta brecha, proponemos un rectificador de alta eficiencia basado en pMOS que emplea una técnica de polarización del cuerpo, un método probado para mejorar el rendimiento del dispositivo, diseñado específicamente para aplicaciones de potencia RF de banda ancha y de rango medio. Los rectificadores convencionales a menudo dependen de un emparejamiento de impedancia de entrada preciso para lograr una alta eficiencia de conversión de potencia (PCE), lo que restringe el ancho de banda y limita la practicidad en entornos dinámicos. Para superar estos desafíos, el diseño propuesto integra una red de emparejamiento modificada, combinada con polarización dinámica del cuerpo, que reduce el voltaje umbral del pMOS y minimiza las pérdidas de energía. Las simulaciones revelan una PCE máxima del 60.5%, con una eficiencia que supera el 50% en un amplio rango de frecuencias de hasta 2.5 GHz, superando significativamente los diseños tradicionales. A diferencia de las soluciones convencionales de emparejamiento de impedancia, este rectificador mantiene un rendimiento robusto bajo desajustes de entrada, lo que lo hace bien adecuado para sistemas de transferencia de energía inalámbrica basados en formación de haces. Este estudio destaca el potencial de integrar la polarización del cuerpo con redes de emparejamiento avanzadas para rectificadores de banda ancha eficientes.