RU2504888C2 - Method of making rectenna - Google Patents

Method of making rectenna Download PDF

Info

Publication number
RU2504888C2
RU2504888C2 RU2012128690/08A RU2012128690A RU2504888C2 RU 2504888 C2 RU2504888 C2 RU 2504888C2 RU 2012128690/08 A RU2012128690/08 A RU 2012128690/08A RU 2012128690 A RU2012128690 A RU 2012128690A RU 2504888 C2 RU2504888 C2 RU 2504888C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
diodes
annular
layer
metal
dielectric
Prior art date
Application number
RU2012128690/08A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2012128690A (en
Inventor
Сергей Вячеславович Бобков
Виктор Викторович Кадомкин
Сергей Сергеевич Робатень
Михаил Леонидович Сбитной
Original Assignee
Закрытое акционерное общество "НТК"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Закрытое акционерное общество "НТК" filed Critical Закрытое акционерное общество "НТК"
Priority to RU2012128690/08A priority Critical patent/RU2504888C2/en
Publication of RU2012128690A publication Critical patent/RU2012128690A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2504888C2 publication Critical patent/RU2504888C2/en

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/08—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors
    • H01L31/10—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors characterised by potential barriers, e.g. phototransistors
    • H01L31/101—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation
    • H01L31/102—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation characterised by only one potential barrier
    • H01L31/108—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation characterised by only one potential barrier the potential barrier being of the Schottky type
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/0248—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies
    • H01L31/0352—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by their shape or by the shapes, relative sizes or disposition of the semiconductor regions
    • H01L31/035209—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by their shape or by the shapes, relative sizes or disposition of the semiconductor regions comprising a quantum structures

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Element Separation (AREA)
  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)

Abstract

FIELD: radio engineering, communication.
SUBSTANCE: method involves making an array of receiving elements from diodes and intersecting conductors connected by their ends to two heteropolar direct current collecting buses; some conductors are in form of a dielectric thread, on the outer surface of which an annular metal layer and then an annular dielectric layer are successively deposited with mutual overlapping. The method involves depositing an annular layer of another metal and then an annular layer of the first metal to form a series circuit of diodes of a MIM structure, wherein the array is formed by intertwining said threads.
EFFECT: high efficiency of receiving energy in the thermal range of the rectenna.
2 dwg

Description

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в системах беспроводной передачи энергии на расстояние для повышения эффективности ректенн.The invention relates to radio engineering and can be used in wireless energy transmission systems over a distance to improve recten efficiency.

Цель изобретения - повышение эффективности работы за счет упрощения настройки при одновременном удешевлении массового производства.The purpose of the invention is to increase work efficiency by simplifying settings while reducing the cost of mass production.

Известен способ соединения приемно-выпрямительных ячеек ректенны по патенту РФ №1814746 от 05.10.1989, согласно которому формируют решетку приемных элементов из диодов и проводников в виде кольцевых зон, ячейки соединяют в группы параллельно, а группы соединяют последовательно к двум разнополярным шинам сбора постоянного тока. Известный способ обеспечивает эффективную работу ректенны в СВЧ диапазоне, но в области инфракрасного и видимого излучения малоэффективен ввиду невозможности настройки ректенны в резонанс с частотой воспринимаемого излучения.A known method of connecting rectifier cells rectenne according to the patent of the Russian Federation No. 1814746 from 10/05/1989, according to which the receiving element array is made of diodes and conductors in the form of ring zones, the cells are connected in groups in parallel, and the groups are connected in series to two bipolar DC busbars . The known method ensures the effective operation of the rectenes in the microwave range, but in the field of infrared and visible radiation is ineffective due to the impossibility of setting the rectenas in resonance with the frequency of the perceived radiation.

Известен способ изготовления ректенны, согласно которому решетку проводящих элементов изготавливают в виде вибраторов из колинеарно расположенных полых проводящих труб с вырезами, в которых установлены диоды (А.С. СССР №1628133 от 29.07.1988). Данный способ позволяет значительно повысить надежность ректенны за счет упрощения конструкции, но он неприемлем для приема энергии в тепловом диапазоне излучений ввиду технологических трудностей изготовления труб нужного размера.A known method of manufacturing rectenna, according to which a lattice of conductive elements is made in the form of vibrators from collinear hollow conductive pipes with cutouts in which diodes are installed (AS USSR No. 1628133 from 07/29/1988). This method can significantly increase the reliability of recten due to simplification of the design, but it is unacceptable for receiving energy in the thermal range of radiation due to technological difficulties in manufacturing pipes of the desired size.

Известен способ передачи энергии в вакууме, согласно которому прием энергии ведут в ректенне с использованием большого количества диодов Шоттки и проводников, связанных с диодами в решетку приемных элементов (Brown W.C. The Technology and Application of Free Space Transmission by Microwave Beam. Proceedings IEEE, v.62, N1, January, 1974). Недостатком указанного способа является использование диодов Шоттки как наиболее ненадежных элементов технологии приема энергии.A known method of energy transfer in a vacuum, according to which energy is received in the rectenna using a large number of Schottky diodes and conductors connected to the diodes in the array of receiving elements (Brown WC The Technology and Application of Free Space Transmission by Microwave Beam. Proceedings IEEE, v. 62, N1, January 1974). The disadvantage of this method is the use of Schottky diodes as the most unreliable elements of the technology of energy reception.

Известен способ изготовления ректенны, согласно которому формируют решетку приемных элементов из диодов и пересекающихся проводников, подсоединенных своими концами к двум разнополярным шинам сбора постоянного тока (А.С. СССР №1094110 от 01.02.1983). Известный способ выбран в качестве прототипа изобретения. Его недостатком является невозможность использования ректенны для приема энергии теплового диапазона частот.There is a known method of manufacturing rectenes, according to which a grating of receiving elements from diodes and intersecting conductors is connected, connected at their ends to two bipolar DC busbars (AS USSR No. 1094110 of 02/01/1983). The known method is selected as a prototype of the invention. Its disadvantage is the inability to use rectenns for receiving energy in the thermal frequency range.

Техническим результатом изобретения является повышение эффективности приема энергии в тепловом диапазоне за счет минимизации геометрических размеров приемных элементов при одновременном повышении надежности выпрямительных диодов.The technical result of the invention is to increase the efficiency of energy reception in the thermal range by minimizing the geometric dimensions of the receiving elements while improving the reliability of rectifier diodes.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе изготовления ректенны, согласно которому формируют решетку приемных элементов из диодов и пересекающихся проводников, подсоединенных своими концами к двум разнополярным шинам сбора постоянного тока, по крайней мере, некоторые проводники выполняют в виде диэлектрической нити, на внешнюю поверхность которой последовательно с взаимным перекрытием наносят кольцевой слой металла, затем - кольцевой слой диэлектрика, затем - кольцевой слой другого металла, и вновь - кольцевой слой первого металла для формирования последовательной цепи диодов МДМ структуры, при этом формирование решетки обеспечивают путем взаимного переплетения указанных нитей.The specified technical result is achieved by the fact that in the manufacturing method, rectenes, according to which a grating of receiving elements is formed of diodes and intersecting conductors connected at their ends to two bipolar DC busbars, at least some of the conductors are in the form of a dielectric thread on the outer surface which sequentially with mutual overlapping cause an annular layer of metal, then an annular layer of dielectric, then an annular layer of another metal, and again an annular layer th of the first metal to form a sequential chain of MDM diodes of the structure, while the formation of the lattice is provided by interlacing these threads.

Диэлектрическая нить, например, из капрона, лавсана, базальта и других материалов обладает весьма высокой механической прочностью, что позволяет при изготовлении ректенны отказаться от подложки. Сама решетка из диэлектрических нитей является несущим элементом конструкции и может быть использована для формирования ректенны значительных геометрических размеров.A dielectric filament, for example, of kapron, lavsan, basalt and other materials has a very high mechanical strength, which makes it possible to reject the substrate in the manufacture of rectenes. The dielectric filament lattice itself is a supporting structural element and can be used to form rectenes of significant geometric dimensions.

Нанесение на внешнюю поверхность нити последовательных кольцевых слоев из металла (например, золота), диэлектрика (например, сульфида кадмия) и вновь металла (например, индия) обеспечивает создание структуры диэлектрического диода, который также называют МДМ диодом (см. Гранитов Г.И. Физика полупроводников и полупроводниковые приборы. Учебник для техникумов. Издательство «Советское радио», Москва, 1977 г. Рис.2.4).The application of successive annular layers of a metal (e.g., gold), a dielectric (e.g., cadmium sulfide), and again a metal (e.g., indium) onto the outer surface of the filament provides the structure of a dielectric diode, which is also called an MDM diode (see G. Granitov Semiconductor Physics and Semiconductor Devices, Textbook for Technical Schools, Sovetskoe Radio Publishing House, Moscow, 1977, Fig. 2.4).

Такие кольцевые по геометрической конструкции МДМ диоды образуют вдоль диэлектрической нити последовательную диодную цепь. Эти цепи соединяют параллельно в электрическом смысле к сборным шинам. И связывают между собой одним из способов переплетения нитей, например наподобие сетки рабицы, или другим способом переплетения нитей, которые применяются при производстве текстиля и трикотажа. В результате ректенну можно ткать или вязать, как трикотаж.Such MDM diodes, circular in geometric design, form a sequential diode circuit along the dielectric filament. These circuits are connected in parallel in the electrical sense to the busbars. And they are connected among themselves by one of the methods of weaving threads, for example, like a netting net, or by another way of weaving threads, which are used in the manufacture of textiles and knitwear. As a result, rectenna can be woven or knitted like a knitwear.

Из полученного в результате вязки полотнища можно изготавливать оболочки и конструкционные несущие элементы, которые найдут применение в космической технике.Shells and structural load-bearing elements that can be used in space technology can be made from the cloth obtained as a result of knitting.

Изобретение поясняется чертежами, на которых: на Фиг.1 показана диэлектрическая нить с напыленными слоями в разрезе. На фиг.2 показана часть ректенны.The invention is illustrated by drawings, in which: Fig. 1 shows a dielectric filament with sprayed layers in a section. Figure 2 shows a portion of the rectenna.

Пример реализации способа.An example implementation of the method.

Диэлектрическую нить 1 покрывают последовательно накладываемыми с перекрытием слоями. Слой золота 2 (анод) покрыт слоем сульфида кадмия 3. Затем нанесен слой индия 4 (катод), который покрыт слоем золота 5. Далее покрывающие нить 1 слои следуют в указанном порядке. Взаимные перекрытия слоев формируют диодные зоны 6, в которых образована МДМ структура диода.The dielectric thread 1 is coated sequentially with overlapping layers. The layer of gold 2 (anode) is covered with a layer of cadmium sulfide 3. Then a layer of indium 4 (cathode) is applied, which is coated with a layer of gold 5. Next, the layers covering the thread 1 follow in the indicated order. Mutual overlap of the layers forms the diode zones 6, in which the MDM structure of the diode is formed.

Кольцеобразные слои золота 2 обеспечивают нити 1 необходимую для последующего плетения ректенны гибкость. После покрытия нитей 1 слоями металлов и диэлектрика их присоединяют к анодной шине 7, со стороны первого по нити золотого кольца, переплетают между собой, например наподобие рабицы, и соединяют с катодной шиной 8 индиевым кольцом.The ring-shaped layers of gold 2 provide the strand 1 with the flexibility necessary for the subsequent weaving of recten. After coating the filaments 1 with layers of metals and a dielectric, they are connected to the anode bus 7, from the side of the first gold ring along the yarn, intertwined, for example, like a chain link, and connected to the cathode bus 8 by an indium ring.

В результате переплетения нитей 1 возникают диодные мосты по контурам образующихся ячеек 9. Эти мосты способствуют уравниванию потенциалов по плоскости ректенны и позволяют перераспределять токи в обход поврежденных нитей и соединений. Тем самым повышается надежность ректенны в целом. Кроме того, повышается технологичность изготовления, поскольку обеспечивается исключение из электрической цепи случайно образованных кольцевых контуров, замкнутых накоротко при формировании ректенны. Шины 7 и 8 соединены приспособлением для взаимного перемещения последних в виде, например, гидроцилиндра 10 со штоком 11, которые присоединены соответственно к шине 7 и шине 8. Раздвигая и сближая шины 7, 8 гидроцилиндром 10 относительно друг друга, возможно увеличивать и уменьшать геометрические размеры ячеек 9, что позволяет производить настройку ректенны на предпочтительную частоту воспринимаемого излучения. Кроме того, поскольку каждая из нитей 1 имеет форму спирали, обеспечивается объемный резонанс токов в нити, что позволяет воспринимать энергию волны с любого направления и любой поляризации с повышенным кпд относительно плоского в плане прототипа.As a result of interweaving of filaments 1, diode bridges arise along the contours of the formed cells 9. These bridges contribute to equalization of potentials along the rectenna plane and allow redistributing currents to bypass damaged filaments and connections. This increases the reliability of recten as a whole. In addition, the manufacturability is improved, since the elimination from the electrical circuit of randomly formed annular circuits, short-circuited during the formation of rectenna. Tires 7 and 8 are connected by a device for mutual movement of the latter in the form, for example, of a hydraulic cylinder 10 with a rod 11, which are connected to a tire 7 and a tire 8, respectively. By expanding and bringing together the tires 7, 8 with the hydraulic cylinder 10 relative to each other, it is possible to increase and decrease the geometric dimensions cells 9, which allows tuning the rectenna to the preferred frequency of the perceived radiation. In addition, since each of the strands 1 has a spiral shape, the volume resonance of the currents in the filament is ensured, which makes it possible to perceive wave energy from any direction and any polarization with increased efficiency relative to the prototype, which is relatively flat in plan.

Claims (1)

Способ изготовления ректенны, согласно которому формируют решетку приемных элементов из диодов и пересекающихся проводников, подсоединенных своими концами к двум разнополярным шинам сбора постоянного тока, отличающийся тем, что, по крайней мере, некоторые проводники выполняют в виде диэлектрической нити, на внешнюю поверхность которой последовательно с взаимным перекрытием наносят кольцевой слой металла, затем - кольцевой слой диэлектрика, затем - кольцевой слой другого металла, и вновь - кольцевой слой первого металла для формирования последовательной цепи диодов МДМ структуры, при этом формирование решетки обеспечивают путем взаимного переплетения указанных нитей. A rectene manufacturing method, according to which a grating of receiving elements is formed of diodes and intersecting conductors connected at their ends to two bipolar DC busbars, characterized in that at least some of the conductors are in the form of a dielectric filament, on the outer surface of which is in series with by mutual overlapping, an annular layer of metal is applied, then an annular layer of dielectric, then an annular layer of another metal, and again an annular layer of the first metal to form a series circuit of diodes MDM structure, wherein the lattice is provided by the formation of mutual interlacing said warp yarns.
RU2012128690/08A 2012-07-10 2012-07-10 Method of making rectenna RU2504888C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012128690/08A RU2504888C2 (en) 2012-07-10 2012-07-10 Method of making rectenna

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012128690/08A RU2504888C2 (en) 2012-07-10 2012-07-10 Method of making rectenna

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2012128690A RU2012128690A (en) 2013-01-27
RU2504888C2 true RU2504888C2 (en) 2014-01-20

Family

ID=48805441

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012128690/08A RU2504888C2 (en) 2012-07-10 2012-07-10 Method of making rectenna

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2504888C2 (en)

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3434678A (en) * 1965-05-05 1969-03-25 Raytheon Co Microwave to dc converter
SU1094110A1 (en) * 1983-02-01 1984-05-23 Предприятие П/Я А-1836 Rectenna
SU1363378A1 (en) * 1986-06-11 1987-12-30 Харьковский Институт Радиоэлектроники Им.Акад.М.К.Янгеля Rectenna
SU1480020A1 (en) * 1986-04-21 1989-05-15 Предприятие П/Я А-1836 Rectenna
SU1676003A1 (en) * 1989-06-21 1991-09-07 Харьковский Институт Радиоэлектроники Им.Акад.М.К.Янгеля Rectenna
RU1814746C (en) * 1989-10-05 1993-05-07 Харьковский Институт Радиоэлектроники Им.Акад.М.К.Янгеля Method of connection of reception-rectification cells of rectenna
RU73550U1 (en) * 2007-12-20 2008-05-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса" (ЮРГУЭС) FRENEL ANTENNA WITH CONTROLLED PARAMETERS BASED ON A SEMICONDUCTOR MATERIAL WITH OPTICALLY CONTROLLED ELECTROMAGNETIC PARAMETERS
RU113434U1 (en) * 2011-07-06 2012-02-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное предприятие "Торий" WIRELESS POWER TRANSMISSION SYSTEM FOR POWER SUPPLY OF AIRCRAFT

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3434678A (en) * 1965-05-05 1969-03-25 Raytheon Co Microwave to dc converter
SU1094110A1 (en) * 1983-02-01 1984-05-23 Предприятие П/Я А-1836 Rectenna
SU1480020A1 (en) * 1986-04-21 1989-05-15 Предприятие П/Я А-1836 Rectenna
SU1363378A1 (en) * 1986-06-11 1987-12-30 Харьковский Институт Радиоэлектроники Им.Акад.М.К.Янгеля Rectenna
SU1676003A1 (en) * 1989-06-21 1991-09-07 Харьковский Институт Радиоэлектроники Им.Акад.М.К.Янгеля Rectenna
RU1814746C (en) * 1989-10-05 1993-05-07 Харьковский Институт Радиоэлектроники Им.Акад.М.К.Янгеля Method of connection of reception-rectification cells of rectenna
RU73550U1 (en) * 2007-12-20 2008-05-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса" (ЮРГУЭС) FRENEL ANTENNA WITH CONTROLLED PARAMETERS BASED ON A SEMICONDUCTOR MATERIAL WITH OPTICALLY CONTROLLED ELECTROMAGNETIC PARAMETERS
RU113434U1 (en) * 2011-07-06 2012-02-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное предприятие "Торий" WIRELESS POWER TRANSMISSION SYSTEM FOR POWER SUPPLY OF AIRCRAFT

Also Published As

Publication number Publication date
RU2012128690A (en) 2013-01-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106661780B (en) Sensor yarn
CN204125790U (en) Wave frequency selects logical textiles thoroughly
JP2013515331A5 (en)
Tennant et al. Experimental knitted, textile frequency selective surfaces
RU2015138426A (en) SELF-TURNING TEXTILE BRAID AND METHOD FOR ITS MANUFACTURE
US8446077B2 (en) 3-D woven active fiber composite
RU2504888C2 (en) Method of making rectenna
CN104685716A (en) Reflect array
CN112864630B (en) Expandable tunable frequency selective fabric and preparation method thereof
RU2505907C2 (en) Rectenna
CN105720376B (en) Leaky-wave antenna and beam form-endowing method based on leaky-wave antenna
AU2017258961A1 (en) System for transforming energy of solar electromagnetic radiation into electric energy
CN108155454A (en) A kind of flexibility figuration rope net antenna
Karthikeya et al. Wearable button antenna array for V band application
FI2954105T3 (en) Press felt base fabric exhibiting reduced interference
MD3478885T2 (en) Knitting method using a thread with rings
US20050224904A1 (en) Solar battery and clothes
RU2580406C1 (en) Broadband directional zigzag quasi-shunt-fed antenna
Boutayeb et al. New reconfigurable power divider based on radial waveguide and cylindrical electromagnetic band gap structure for low power and low cost smart antenna systems
CN102610925A (en) Antenna reflector with ultra wide band frequency selection surface structure
CN203521620U (en) Microstrip antenna with stop-band characteristic
CN108615586A (en) A kind of production method of thin geometric pattern expanded diameter conductor
US10217883B2 (en) Functional yarn equipped with semiconductor functional elements
RU164857U1 (en) DIRECTED DIRECTOR ANTENA
RU2722500C1 (en) Method of manufacturing antenna mesh surface

Legal Events

Date Code Title Description
HE9A Changing address for correspondence with an applicant
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20150711