TR201907527A2

TR201907527A2 - PLASMONIC META MATERIAL DIPOLE ANTENNA ARRAY CIRCUIT FOR SELF-POWERED WIRELESS SYSTEMS

Info

Publication number: TR201907527A2
Application number: TR2019/07527A
Authority: TR
Inventors: Al-Adhami Yasi̇r; Erçelebi̇ Ergun
Original assignee: Gaziantep Ueniversitesi Rektoerluegue; Gazi̇antep Üni̇versi̇tesi̇ Rektörlüğü
Priority date: 2019-05-17
Filing date: 2019-05-17
Publication date: 2019-06-21

Abstract

Buluş, kendinden enerjili (self-powered) kablosuz sistemler için esnek güneş pili paneline monte edilebilen plazmonik meta malzeme dipol anten dizisi devresi olup, RF ve güneş paneli enerjisinin toplanması ve birleştirilmesi esasına dayanmaktadır. Bu sayede, kablosuz cihazlara gündüz ve gece saatlerinde güç sağlanabilmektedir. Buna ek olarak önerilen yapı, farklı frekans bantlarında farklı yönlerden RF enerjisinin toplanmasını desteklemek için omni radyasyon düzeninin UWB (ultra wide band) anten dizisine dayanmaktadır.The invention is a plasmonic metamaterial dipole antenna array circuit that can be mounted on a flexible solar cell panel for self-powered wireless systems, and is based on collecting and combining RF and solar panel energy. In this way, wireless devices can be powered during the day and night. In addition, the proposed structure is based on the UWB (ultra wide band) antenna array of the omni radiation pattern to support the collection of RF energy from different directions in different frequency bands.

Description

TARIFNAME KENDINDEN ENERJILI KABLOSUZ SISTEMLER IÇIN PLAZMONIK META MALZEME DIPOL ANTEN DIZISI DEVRESI Bulusun Konusu Bulus, kendinden enerjili (self-powered) kablosuz sistemlerin gelistirilmesi için esnek günes pili paneline dayali plazmonik meta malzeme dipol anten dizisi devresine iliskindir. DESCRIPTION PLASMONIC META FOR SELF-POWERED WIRELESS SYSTEMS MATERIAL DIPOL ANTENNA ARRAY CIRCUIT Subject of the Invention Invention, self-powered wireless systems based on flexible solar cell panel for the development plasmonic metamaterial dipole antenna array circuit It is related.

Teknigin Bilinen Durumu Günümüzde entegreli kablosuz sistemlerin çogu bataryaya dayali olup, birçok dezavantaja sahiptir. Söz konusu dezavantajlar sarjinin azalmasi, desarj döngü ömrünün kisalmasi, asiri isinma arizasi vermesi ve bakim maliyetinin olmasidir. Dolayisiyla akilli güç yönetim sistemlerinin gelistirilmesine ve alternatif enerji olarak yesil enerji tekniklerinin kullanilmasina ihtiyaç duyulmaktadir. Known Status of the Technique Today, most integrated wireless systems rely on batteries. based and has many disadvantages. Aforementioned Disadvantages: reduction of charge, discharge cycle life shortening, overheating failure and increased maintenance costs. is to be. Therefore, smart power management systems development and green energy as alternative energy techniques are needed.

Gerçek zamanli olarak verinin toplanmasinda kendinden enerjili (kendi kendine çalisan) kablosuz sistemler için olmak üzere yeni bir kaynak olarak yesil enerjinin toplanmasina iliskin gelismeler yapilmaktadir. In real-time data collection for powered (self-powered) wireless systems green energy as a new source, including Developments are being made regarding the collection of

Teknikteki gerçek zamanli veri toplanmasinda gereken enerji ihtiyaci, özellikle kaçakçilara karsi ülke sinirlarinin güvenliginin saglanmasinda duyulmaktadir. Gerçek zamanli olarak izleme, her parametrenin kendi basina etkili bir unsur olmasindan dolayi kolay yapilamamaktadir. The energy required for real-time data collection in technology the need to protect the country's borders, especially against smugglers. It is felt to ensure security. Real time monitoring, each parameter is an effective element on its own. Because of this, it cannot be done easily.

Kablosuz sistemlerde enerji, anten dizisi devresi ile saglanabilmektedir. Söz konusu anten dizisi devreleri günes ve elektromanyetik enerjileri toplamaktadir. RF (radyo frekansi) enerjisinin toplanmasina iliskin teknolojiler ve günes enerjisi teknolojileri en yaygin ve ucuz olarak bilinen sistemler Olup, portatif ve düsük enerjili cihazlara entegre edIIErek kullanilmaktadir. In wireless systems, energy is provided by the antenna array circuit. can be provided. The antenna array circuits in question are solar and collects electromagnetic energies. RF (radio technologies related to the collection of energy (frequency) and Solar energy technologies are the most common and cheapest known systems and integrated into portable and low energy devices. It is used accordingly.

Teknikte son zamanlarda, günes panellerine entegre edilmis kablosuz sistemler, güç üretimi için depolama cihazlarinda yaygin olarak kullanilmaktadir. Fotovoltaik paneller, hizli süper sarjli kapasitörler kullanilarak uzun süreli kullanimlarda kablosuz sensör dügümlerine güç saglanmaktadir. Recently, technology has been integrated into solar panels. wireless systems, storage devices for power generation It is widely used. Photovoltaic panels, fast long-term using supercharged capacitors In use, power is supplied to the wireless sensor nodes.

Ancak anten yapilarinin günes panelleriyle birlestirilmesine yönelik kisitli gelismeler mevcuttur. However, it is not possible to combine antenna structures with solar panels. There are limited developments in this regard.

Teknigin bilinen durumunda kablosuz sistemlere enerh saglanmasi için günes enerjisini ve elektromanyetik enerjiyi toplayarak birlestiren bazi sistemler mevcuttur. Ornek olarak With a 3-D Printed Package for Energy Efficient Internet-of- Things Wireless Sensors" isimli patent disi doküman verilebilir. Bahsedilen doküman, solar ve elektromanyetik enerjinin toplanmasi için bir sistemi anlatmaktadir. Söz konusu sistem kablosuz sensörler için gelistirilmistir. In the state of the art, wireless systems are powered by solar energy and electromagnetic energy to provide There are some systems that collect and combine data. For example With a 3-D Printed Package for Energy Efficient Internet-of- Non-patent document titled "Things Wireless Sensors" can be given. The mentioned document covers solar and electromagnetic It describes a system for collecting energy. Promise The system in question was developed for wireless sensors.

Dokümanda, 2.4 GHz ISM bandinda çalisan ve kablosuz sensör için düsük güç tüketimli bir güç yönetim devresinin otonom çalismasina olanak saglayan yeni bir çift (günes + elektromanyetik) enerji toplama gücüyle çalisan iletisim sistemi tartisilmistir. Önerilen toplayici, çift baglanti noktali bir dikdörtgen yuvali anten, bir 3-D basili ambalaj (3D printed package), bir günes hücresi, bir RF-dc dönüstürücüsü, bir güç yönetim birimi (PMU), bir mikro- kontrol birimi ve bir RF alici-vericiden olusur. Gelistirilen her bilesen, simülasyon ve ölçümlerle karakterize edilmistir. In the document, a wireless sensor operating in the 2.4 GHz ISM band Autonomous use of a low power consumption power management circuit for a new couple (sun + communication that works with the power of collecting electromagnetic energy system has been discussed. Recommended collector, dual connection a dotted rectangular slot antenna, a 3-D printed packaging (3D printed package), one solar cell, one RF-dc converter, a power management unit (PMU), a micro- It consists of a control unit and an RF transceiver. Developed Each component is characterized by simulation and measurements.

Sonuç olarak, anten 2.4-2.5 GHz frekans araliginda tasarim hedeflerini karsilayan bir performans sergilemektedir. Ilgili dokümanda anlatilan bir yapilandirmada 2.45 GHz merkez frekansinda 7.4 dB deger veren frekansin bir fonksiyonu olarak kazanç elde edilmektedir. Ayrica, ultra genis bant anten de anlatilmaktadir. Anten devresinin bir günes panelinin üzerine entegre oldugu direk olarak anlatilmamaktadir. Ancak söz konusu modüllerin her iki teknolojiden enerji topladigi belirtilmektedir. verilebilir. Bahsedilen doküman, entegre bir fotovoltaik hücre ve RF anten düzenegini açiklamaktadir. Söz konusu düzenek bir fotovoltaik hücre ve iletken malzemenin en az iki yatay bölümünü Içermektedir. Elektriksel potansiyel farki saglamak için en az iki yatay bölüm kullanilir ve fotovoltaik hücre ve iletken malzemenin en az iki yatay bölümünden en az biri kullanilarak RF anteni saglanmaktadir. SÖZ konusu anten devresinin günes panelinin üzerine entegre oldugu direk olarak anlatilmamaktadir. Ancak bu entegre yapinin günes paneli olabilecegi belirtilmektedir. Monopol veya dipol entegre fotovoltaik hücre ve RF anten düzeneklerinin, bir yama anteniyle elde edilemeyen genis bant veya ultra genis bant (UWB) frekans davranisina sahip oldugu anlatilmaktadir. As a result, the antenna is designed in the 2.4-2.5 GHz frequency range. demonstrates a performance that meets its targets. Relating to 2.45 GHz center in a configuration described in the document as a function of frequency giving a value of 7.4 dB at profit is obtained. Additionally, the ultra-wideband antenna is explained. Install the antenna circuit on a solar panel. It is not directly explained that it is integrated. But promise The modules in question collect energy from both technologies. is stated. can be given. The mentioned document describes an integrated photovoltaic Explains the cell and RF antenna assembly. Aforementioned The device consists of a photovoltaic cell and at least two layers of conductive material. Contains the horizontal part. Electric potential difference At least two horizontal sections are used to provide photovoltaic At least two horizontal sections of the cell and conductive material RF antenna is provided using one of the The antenna in question The pole where the circuit is integrated onto the solar panel It is not described as. However, this integrated structure It is stated that it may be a panel. Monopole or dipole integrated photovoltaic cell and RF antenna assemblies, a wideband or ultra-wide, which cannot be achieved with a patch antenna It is described to have band (UWB) frequency behavior.

Söz konusu dokümanda bir antenin 4 GHz frekansa sahip oldugu belirtilmistir. In the document in question, it is stated that an antenna has a frequency of 4 GHz. is stated.

Yukarida anlatilan dokümanlarin aksine, daha genis frekans araliginda RF enerjisini toplayan ultra bant genisligine ve minimum gölgeleme alanina sahip bir anten dizisine dayalL günes pili paneline monte edilen bir plazmonik meta malzeme dipol anten dizisi devresinin gelistirilmesi amaçlanmaktadir. Unlike the documents described above, wider frequency ultra-bandwidth and Based on an antenna array with minimum shadowing area A plasmonic metamaterial mounted on a solar cell panel It is aimed to develop the dipole antenna array circuit.

Gelistirilen anten dIZISInIn esnek günes pili paneline monte edilmesiyle günes enerjisinin ve RF enerjisinin toplanarak birlestirilmesi saglanmaktadir. The developed antenna array is mounted on a flexible solar cell panel. By collecting solar energy and RF energy by merging is provided.

Bulusun Detayli Açiklamasi Bulus, fotovoltaik ve ultra genis bant anten dizisi bazli meta yapilarin kullanimi için gelistirilmistir. Detailed Description of the Invention The invention is based on photovoltaic and ultra-wideband antenna arrays. It was developed for the use of metastructures.

Bulus; esnek bir günes paneli parçasina monte edilen, yüksek verim, yüksek bant genisligi ve düsük gölgeleme alanini haiz bir anten dizisine iliskindir. Daha detayli olarak bulus, kendi kendine çalisan kablosuz sistemler için esnek günes pili ile birlestirilen bir plazmonik meta malzeme dipol anten dizisi (PMDAD) devresine iliskindir. Meet; mounted on a flexible solar panel piece, high It has efficiency, high bandwidth and low shading area. It refers to an antenna array. Find out in more detail, flexible solar for autonomous wireless systems A plasmonic metamaterial dipole antenna combined with a battery It is related to the sequence (PMDAD) circuit.

Bulusun bir amaci, esnek bir günes paneli yüzeyine monte edilmek için; yüksek verime, yüksek bant genisligine ve daha az gölgeleme alanina sahip bir anten dizisinin gelistirilmesidir. One object of the invention is to mount a flexible solar panel on its surface. to be; high efficiency, high bandwidth and more An antenna array with a low shadowing area is to be developed.

Bulus, kendinden enerjili (self-powered) kablosuz sistemler için esnek günes pili paneline monte edilebilen plazmonik meta malzeme dipol anten dizisi devresi olup, RF ve günes paneli enerjisinin toplanmasi ve birlestirilmesi esasina daYanmaktadir.BU sayede, kablosuz cihazlara gündüz ve gece saatlerinde güç saglanabilmektedir. Buna ek olarak önerilen yapi, farkli frekans bantlarinda farkli yönlerden RF enerjisinin toplanmasini desteklemek için omni radyasyon düzeninin UWB (ultra Wide band) anten dizisine dayanmaktadir. Invention, self-powered wireless systems plasmonic system that can be mounted on a flexible solar cell panel for It is a meta-material dipole antenna array circuit, RF and solar based on collecting and combining panel energy In this way, wireless devices can be accessed day and night. Power can be supplied during hours. In addition, it is recommended The structure transmits RF signals from different directions in different frequency bands. omni radiation to support the harvesting of energy The scheme is based on UWB (ultra wide band) antenna array.

Bulus en genel haliyle plazmonik meta malzeme dipol anten diZISI devresi olup, günes enerjisinin toplanmasi için esnek bir günes paneline monte edilebilir bir yapi olmak üzere, RF enerjisini toplanmasi için ultra genis bantli ve minimum gölgeleme alanina sahip bir anten dizisi içermektedir. The invention, in its most general form, is a plasmonic metamaterial dipole antenna. It is an ARRAY circuit and is flexible for collecting solar energy. as a structure that can be mounted on a solar panel, RF ultra-wide band and minimum energy to collect energy It contains an antenna array with a shadowing area.

Bulusun bir yapilandirmasinda frekans araligi 0,5 GHZ-16,7 GHZ olmaktadir. In one embodiment of the invention, the frequency range is 0.5 GHZ-16.7 GHZ.

Bulusun bir yapilandirmasinda anten dizisinin bant genisligi 6 ila 16 GHZ'dIr. Bu sayede RF enerjisinin toplanmasi için genis frekans araliklarini kapsamaktadir. In one embodiment of the invention, the bandwidth of the antenna array It is 6 to 16 GHZ. In this way, to collect RF energy It covers wide frequency ranges.

Dolayisiyla bulus, tercih edilen bir yapilandirmasinda, kendinden enerjili kablosuz sistemlere enerji saglanmasi için, günes enerjisini ve RF enerjisini toplayan bir sistem olup, özelligi; bir fotovoltaik panele tek bir yapi olusturacak sekilde monte edilen ve RF enerjisini toplayan bir devre içermesi, bahsedilen bu devrenin; frekans araligi 6 ila 16 GHz olacak sekilde ultra genis bantli ve minimum gölgeleme alani için bir porta baglanan birden fazla monopol içeren bir plazmonik meta malzeme dipol anten dizisi içermesi ile karakterize edilmesidir. Therefore, in a preferred embodiment of the invention, Supplying energy to self-powered wireless systems A system that collects solar energy and RF energy for and its feature is; a single structure to a photovoltaic panel mounted in a way that creates and collects RF energy. contains a circuit, said circuit; Frequency range ultra-wideband from 6 to 16 GHz and minimum Multiple monopoles connected to a port for shading area Contains a plasmonic metamaterial dipole antenna array containing It is characterized by .

Bulusun bir yapilandirmasinda anten kazanci 3 dB- 19 dB araliginda olmaktadir. In one embodiment of the invention, the antenna gain is 3 dB - 19 dB It is in the range.

Bulusun bir yapilandirmasinda. anten› dizisi 30cni x 145 cm ebatlarindadir. In one embodiment of the invention. antenna array 30cni x 145 cm sizes.

Bulusun bir yapilandirmasinda antenin üzerine monte edildigi günes paneli bagil geçirgenligi (relative permittivity) 3.5, kayip tanjanti (loss tangent) 0.004 olan polimer substrattir. In one embodiment of the invention, the antenna is mounted on solar panel relative permittivity 3.5, It is a polymer substrate with a loss tangent of 0.004.

Bulusun bir yapilandirmasinda radyo frekans (RF) enerjisinin toplanmasi amaciyla esnek plazmonik monopol anten dizisinin performansinin arastirilmasi için deneysel çalismalar yapilmistir. Önerilen anten dizisi 30cm X 145 cm ebatlarinda olup, bagil geçirgenligi (relative permittivity) 3.5, kayip tanjanti (loss tangent) 0.004 olan polimer substrat günes paneli üzerine monte edilmistir. Sayisal olarak, önerilen anten tasarimi CST MWS ve HFSS yazilim paketleri ile simüle edilmistir. Antenin deneysel ölçümleri, günes paneli için I- V karakteri sti kI eri ni n ve 900 MHz' de RF enerjisi nden verimliligin ve üretilen çikis voltajinin anlasilmasi için yapilmaktadir. Son olarak, 511 cinsinden anten performansi ölçülür ve simulasyon sonuçlariyla karsilastirilir. In one embodiment of the invention, radio frequency (RF) energy Flexible plasmonic monopole antenna array for collecting Experimental studies to investigate the performance has been done. The recommended antenna array has dimensions of 30cm X 145cm and its relative permittivity is 3.5, loss polymer substrate with tangent (loss tangent) of 0.004 mounted on the panel. Numerically, the recommended antenna design simulated with CST MWS and HFSS software packages has been done. Experimental measurements of the antenna showed I- V character sticks and RF energy at 900 MHz To understand the efficiency and the output voltage produced is being done. Finally, antenna performance in 511 are measured and compared with simulation results.

Bulusa konu kendinden enerjili kablosuz sistemler için genis bantli plazmonik meta malzeme dipol anten dizisi devresi (PMDAD) teknikte ilk defa solar enerji toplamasi ile birlestirilmektedir. PMDAD devresi günes enerjisinin toplanmasi için esnek bir fotovoltaik günes paneli üzerine entegre edilmistir. Önerilen anten, farkli kablosuz teknolojilere uyabilen ultra genis banda (UWB) sahiptir. The subject of the invention is a wide range of applications for self-powered wireless systems. banded plasmonic metamaterial dipole antenna array circuit (PMDAD) with solar energy collection for the first time in technology are combined. PMDAD circuit solar energy on a flexible photovoltaic solar panel to collect has been integrated. Recommended antenna, different wireless It has ultra wide band (UWB) compatible with technologies.

Bununla birlikte, önerilen anten günes paneli verimlilig üzerinde önemsenmeyecek bir etkisi olan, çok düsük bir gölgeleme alani göstermektedir.Anten performansini incelemek için CST MWS formülasyonlarinin sonlu integral teknigine (FIT) dayanan sayisal analizleri yapilmistir. Bu çalismada, deneysel çalismayi gerçeklestirmeden önce PMDAD devre performansinin dogrulanmasi için HFSS yazilim paketi kullanilmistir. Anten devresinin 0,5 GHz-16,7 GHz frekans araligini kapsadigi bulunmustur. Ayrica anten kazancinin 3 dB ile 19 dB arasinda degistigi bulunmustur. Son olarak, anten, simüle edilen sonuçlarla mükemmel eslesmenin saglanmasi için bos alan ortamlarinda deneysel olarak üretilmekte ve hesaplanmaktadir. However, the recommended antenna solar panel efficiency has a very low impact on the shows the shading area. To examine the antenna performance finite integral technique of CST MWS formulations for Numerical analyzes based on (FIT) were performed. In this study, PMDAD circuit before carrying out the experimental study. HFSS software package for performance verification used. 0.5GHz-16.7GHz frequency of antenna circuit It was found to cover the range. Also, the antenna gain should be 3 dB. It was found to vary between 19 and 19 dB. Finally, the antenna to ensure perfect match with simulated results It is produced experimentally in free space environments and is calculated.

Bulusun bir yapilandirmasinda anten dizisi bir ya da birden fazla tek kutuplu eleman (a), her bir elemanin beslendigi bir A / 4-transformatörü (C), ayrik eksendes prob beslemesi (d) içermektedir. Tercihen sekiz tek kutuplu elemandan yapilmis anten diZISIdIr (b). Tercihen ayrik eksendes prob beslemesinde 50 Q eksendes (coaxial) bir port bulunmaktadir. In one embodiment of the invention, the antenna array is one or more multiple monopole elements (a), each element is fed by a A/4-transformer (C), discrete axis probe supply (d) Contains. Preferably made of eight monopole elements is the antenna array (b). Preferably discrete axis probe There is a 50 Q coaxial port in its supply.

Sekil 1 ve sekil 2'de bir tek kutuplu elemani (a) temel alan bir anten geometrisi, sekiz tek kutuplu elemandan yapilmis anten dizisi (b), her elemanin beslendigi bir A / 4- transformatörü (c) ve ayrik eksendes prob beslemesi (d) gösterilmektedir. Anten dizisi, esnek bir panele monte edilmis olup, 50 Q eksendes (coaxial) bir portla beslenir. Based on a monopole element (a) in figures 1 and 2 An antenna geometry made of eight monopole elements antenna array (b), each element is fed by an A/4- transformer (c) and discrete axis probe supply (d) is shown. Antenna array mounted on a flexible panel It is supplied with a 50 Q coaxial port.

Sekil 3'de de sekiz tek kutuplu elemandan yapilmis anten dIZISInIn (b) baska bir görünümü verilmektedir. In Figure 3, the antenna made of eight monopole elements Another view of SEQUENCE (b) is given.

BUIUSun bir yapilandirmasi günes paneli üzerine kimyasal asindirma yöntemi ile basilmaktadir. Söz konusu yöntem; günes panelinin üstündeki striker kagidina bir kazima maskesinin basilmasi, hazirlanan günes panelinin belirli bir süre, tercihen 2 dakika, boyunca oksijen plazmasi ile muamele edilmesi, muamele edilen bölgenin üstüne bakir bir tabaka monte edilmesi, günes paneli üzerindeki bakir tabakanin tamamen kirlenmesi(kontaminasyonu) için günes panelinin iki saat boyunca UV isigina maruz birakilmasi islem basamaklarini içermektedin Bulus öncelikle önerilen meta malzeme yapilarinin günes paneli üzerine monte edildiginde, maksimum malzeme kayiplarinin ve düsük frekanslardan 20 GHz'e kadar olan bant bosluklarinin anlasilmasi için karakterize edilmesine yöneliktir. Daha sonra, anten yapisinin entegre edilmesinden önce neredeyse ayni günes paneli 'verimliliginin korunmasi için, anten minimum gölgeleme efektleri ile gelistirilmistir. One embodiment of BUIUS involves placing chemicals on the solar panel. It is printed by etching method. The method in question; sun Place a scratch mask on the striker paper above the panel. pressing the prepared solar panel for a certain period of time, treatment with oxygen plasma, preferably for 2 minutes applying a virgin layer over the treated area. mounting, the copper layer on the solar panel For complete contamination of the solar panel, Exposure to UV light for hours completes the process steps. you contained The invention is primarily based on the solar energy of the proposed metamaterial structures. When mounted on the panel, maximum material losses and the band from low frequencies up to 20 GHz characterization to understand the gaps is aimed at. Then, after integrating the antenna structure Maintaining almost the same solar panel' efficiency as before For this purpose, the antenna has been developed with minimal shadowing effects.

Bulusun bir yapilandirmasinda anten dizisinin minimum gölgelendirme alaninin açiklanmasi için anten yapisinin yerlestirilmesinden önce ve sonra PV panel substratindan üretilen çikis voltaji ve akim asagida Tablo-1'de I-V karakteristikleri olarak gösterilmektedir. Olçüm, disarda ve günesli ortamda, 1,5 volt voltaj adimi ile yapilmistir. In one embodiment of the invention, the minimum antenna array antenna structure to explain the shading area. from the PV panel substrate before and after installation. The produced output voltage and current are shown below in Table-1 I-V are shown as characteristics. Measurement, outdoor and It was done in a sunny environment with a voltage step of 1.5 volts.

Gerilim minimum 0,1 volt oldugunda üretilen maksimum akimin yaklasik 880mA oldugu bulunmustur. Diger taraftan, gerilim maksimuni 14 volt oldugunda, akimin 178 mA'ye esit oldugu Tablo-I'de bulunmustur. Daha sonra, ayni ölçüm, görülebilecegi gibi bulusa konu anten yerlestirilmesinden sonra gerçeklestirilmistir. Sonuç olarak üretilen akimda önemsiz bir degisiklik bulunmustur. The maximum current produced when the voltage is minimum 0.1 volts It was found to be approximately 880mA. On the other hand, tension When the maximum is 14 volts, the current is equal to 178 mA In Table-I has been found. Then, the same measurement, As can be seen, the antenna subject to the invention is It was carried out after its installation. In conclusion An insignificant change in the generated current was found.

Dolayisiyla bulus ile önerilen anten dizisinin gölgeleme etkilerinin en aza indirildigi gösterilmektedir. Therefore, the shading of the antenna array proposed by the invention effects have been shown to be minimized.

Antensiz 600 `\ 4 Çikis Voltaji /Volt Tablo-1: PV panel substratina iliskin I-V tablosu. without antenna 600`\4 Output Voltage /Volt Table-1: I-V table regarding the PV panel substrate.

Bulusa konu kendinden enerjili kablosuz sistemler için genis bantli plazmonik meta malzeme dipol anten dizisi devresi (PMDAD) teknikte ilk defa solar enerji toplamasi ile birlestirilmekte ve bu sayede yeni bir uygulama olarak esnek fotovoltaik ve ultra genis bant anten dizisine dayali meta malzeme yapilari kullanilmaktadir. enerjisinin ve RF Bulusun bir yapilandirmasi günes enerjisinin toplanmasi için, fotovoltaik bir panelin islevinin ultra genis bant (UWB) anteninin islevi ile tek bir ünite/birim olarak bütünlestirilmesi için yeni bir yaklasimi konu alir. The subject of the invention is a wide range of applications for self-powered wireless systems. banded plasmonic metamaterial dipole antenna array circuit (PMDAD) with solar energy collection for the first time in technology are combined and thus flexible as a new application. metadata based on photovoltaic and ultra-wideband antenna array material structures are used. energy and RF One embodiment of the invention is solar A photovoltaic panel is used to collect energy Its function is combined with the function of the ultra-wideband (UWB) antenna in a single A new approach to integrating unit/unit takes subject.

Bulusun bir yapilandirmasinda UWB anteni fotovoltaik panelin ön yüzeyine basilmistir. In one embodiment of the invention, the UWB antenna is attached to the photovoltaic panel. printed on the front surface.

Bulusun bir yapilandirmasinda anten yapisi günes paneli yüzeyinde minimum gölge efektleri ile özellestirilmistir. In one embodiment of the invention, the antenna structure is a solar panel. It is customized with minimal shadow effects on its surface.

Sekiz monopol kullanilarak tek bir anten dizisi olarak bir SMA portuna baglanmistir. Daha sonra bant genisligi artisinin saglanmasi için, her bir monopol eslestirme devresi olarak tek bir sütunda yapilandirilmis üç Bölünmüs Halka Rezonatörüne (Split Ring Resonators, SRR) baglanmaktadir. as a single antenna array using eight monopoles. It is connected to the SMA port. Then the bandwidth increase As each monopole matching circuit to ensure three Split Rings configured in a single column It is connected to the resonator (Split Ring Resonators, SRR).

Daha sonra, günes panelinden ve anten dizisinden toplanan enerjinin miktarinin arastirilmasi için deneysel bir çalisma yapilmaktadir. Anten deneysel ölçümleri, günes paneli için I- V karakteristiklerinin ve 900 MHz,de RF enerjisinden çikis voltajinin ve verimliligin elde edilmesi için yapilir. Then, the data collected from the solar panel and antenna array An experimental study to investigate the amount of energy is being done. Antenna experimental measurements, I- for solar panel V characteristics and output from RF energy at 900 MHz It is done to obtain voltage and efficiency.

Bulus ile kaynak dualitesi, düsük gölgeleme alanlardaki RF antenlerinin esnek günes panellerine monte edilmesiyle önemli Ölçüde saglanmaktadir. Invention of source duality, RF in low shading areas by mounting antennas on flexible solar panels It is provided to size.

Bulus ile gündüz ve gece saatlerinde kablosuz sensör ag dügümleri dahil olmak üzere düsük güçlü kablosuz cihazlarin etkinlestirilmesi saglanabilmektedir. Wireless sensor network during day and night with Bulus low-power wireless devices, including nodes can be activated.

Bulus ile fotovoltaik kaynaklar tarafindan kontrol edilen uzaktan algilama yazismalarinin kullanilmasi saglanabilmektedir. With the invention, controlled by photovoltaic sources Using remote sensing communications can be provided.

Bulus sayesinde günes paneli gündüz saatlerinde farkli yönlere hareket ettirilirken bile, farkli yönlerden mükemmel RF güç alimini gerçeklestirmek için antenin alici isin genisligi arttirilmaktadir. Thanks to the invention, the solar panel operates differently during the day. perfect from different directions, even when moved in different directions The receiving beam of the antenna is used to achieve RF power reception. Its width is increased.

Bulusa konu sistem, anten ve dalga yayiliminda, meta materyal yapili anten dizilerinde, radyo frekansinin toplanmasi için antenlerde kullanilabilmektedir. The system subject to the invention uses metamaterial in antenna and wave propagation. For collecting radio frequency in structured antenna arrays Can be used in antennas.

Günes anteni entegrasyonundan yararlanabilecek uygulamalar mevcuttur. Günes enerjisi ile bütünlesik antenler için potansiyel uygulamalarin çesitliligi, büyük uydulardan küçük ölçekli kablosuz sensör dügümlerine kadar uzanmaktadir. Her uygulamanin ortamina bagli olarak kendine özgü gereklilikleri bulunmaktadir. Örnek uygulamalar, uydu sistemleri, hava balonlari, insansiz hava araçlari ve kablosuz sensör dügümleri olabilmektedir. Applications that can benefit from solar antenna integration available. For solar integrated antennas The variety of potential applications ranges from large satellites to small scale extends to wireless sensor nodes. Each specific requirements depending on the application's environment There are. Sample applications, satellite systems, weather balloons, unmanned aerial vehicles and wireless sensors There may be knots.

Uydu sistemleri alaninda kisitlamalarla mücadele etmek için ArduSat, %30 verimli Üçlü birlesme yerine (junction) sahip günes hücreleri ve dört monopolün yerlestirildikten sonra gövdeden katlandigi bir turnike anteni kullanir. To combat restrictions in the field of satellite systems ArduSat has a 30% efficient triple junction After placement of solar cells and four monopoles It uses a turnstile antenna that folds from the body.

Hava balonlari, sicaklik, nem ve rakim gibi atmosferik parametreleri ölçmek için kullanilan radyosonda (radiosonde) adli bir cihazi tasir. Weather balloons affect atmospheric conditions such as temperature, humidity and altitude. radiosonde used to measure parameters He carries a forensic device.

Insansiz hava araçlari, benzer sekilde yeterli altyapiya sahip olmayan veya insanli uçus için tehlikeli olan bölgelerde meteorolojik arastirmalar için kullanilabilir. Unmanned aerial vehicles similarly require adequate infrastructure. in areas that do not have or are hazardous to manned flight. Can be used for meteorological research.

Kablosuz sensör dügümleri, 20 mW 2 cm2'lik bir amorf silikon günes hücresi kullanan günes pilli Olup, tek kutuplu bir anten olarak kullanilir. Wireless sensor nodes, 20 mW on a 2 cm2 amorphous silicon It is a solar cell-powered, monopole antenna that uses solar cells. It is used as.

Bulusun bir yapilandirmasi kendinden enerjili kablosuz sistemlere enerji saglanmasi için plazmonik meta malzeme dipol anten dizisi devresi olup, günes enerjisinin toplanmasi için bir günes paneline monte edilebilir bir yapi olmak üzere, RF enerjisinin toplanmasi için frekans araligi 6 ila 16 GHz olacak sekilde ultra genis bantli olan, günes paneli substratinin Çikis voltajinda ve akiminda degisiklik göstermeyecek sekilde minimum. gölgeleme alanina sahip bir anten dizisi içermektedir. One embodiment of the invention is self-powered wireless Plasmonic metamaterial for providing energy to systems It is a dipole antenna array circuit that collects solar energy. A structure that can be mounted on a solar panel for Frequency range for collecting RF energy 6 to 16 GHz Solar panel with ultra-wide band Change in output voltage and current of the substrate minimum so as not to show it. a shading area Contains antenna array.

Ozetle, kendinden enerjili kablosuz sistemlere enerji saglanmasi için plazmonik meta malzeme dipol anten diziü devresi olup, özelligi; günes enerjisinin toplanmasi için, bir fotovoltaik panele monte edilerek tek bir yapi olmak üzere, RF enerjisinin toplanmasi için, frekans araligi 6 ila 16 GHz olacak sekilde ultra genis bantli olan ve bir porta baglanan birden fazla monopol içererek minimum gölgeleme alanina sahip tek bir anten dizisi içermektedir. Bir yapilandirmasinda monopol sekiz adettir. Bir yapilandirmasinda port SMA portudur. Bir yapilandirmasinda anten kazanci 3 dB- 19 dB araligindadir. Bir yapilandirmasinda anten dizisi BOcm x 145 cm ebatlarindadir. Bir yapilandirmasinda fotovoltaik panelinin bagil geçirgenligi (relative permittivity) 3.5, kayip tanjanti (loss tangent) 0.004'tür. Bir yapilandirmasinda ultra genis bantli anten fotovoltaik panelin ön yüzeyine basilidir. Bir yapilandirmasinda bant genisligi artisinin saglanmasi için, her bir monopolün birlestirildigi eslestirme devresi olarak tek bir sütunda yapilandirilmis üç Bölünmüs HalkaRezonatörü içermektedir. Bir yapilandirmasinda anten dizisi bir ya da birden fazla tek kutuplu eleman (a), her bir elemanin beslendigi bir A / 4-transformatörü (c), ayrik eksendes prob beslemesi (d) içermektedir. Bir yapilandirmasinda sekiz tek kutuplu eleman (a) içermektedir. Bir yapilandirmasinda ayrik eksendes prob beslemesinde 50 Q eksendes (coaxial) bir port içermektedin Sekillerin Açiklamalari Sekil-1: Bulusa konu anten yapisinin görünümü. In summary, self-powered wireless systems Plasmonic metamaterial dipole antenna array for providing It is a circuit and its features are; To collect solar energy, Being a single structure by being mounted on a photovoltaic panel For the collection of RF energy, the frequency range is 6 to ultra-wideband at 16 GHz and connected to a port. Minimal shading by having multiple monopoles connected It contains a single antenna array with One In its configuration, there are eight monopoles. One In its configuration, the port is SMA port. In one configuration Antenna gain is in the range of 3 dB - 19 dB. In one configuration The antenna array has dimensions of BOcm x 145 cm. One Relative transmittance of the photovoltaic panel in its configuration (relative permittivity) 3.5, loss tangent is 0.004. Ultra-wideband antenna in one configuration It is printed on the front surface of the photovoltaic panel. One In order to increase the bandwidth in the configuration, as the matching circuit in which each monopoly is combined Three Split Ring Resonators configured in a single column Contains. In one configuration, the antenna array is either one or multiple monopole elements (a), each element an A/4-transformer (c), fed by a discrete axis probe It contains feed (d). Eight in one configuration It contains a polar element (a). Separate in one configuration A 50 Q ekndes (coaxial) port on the ekndes probe feed you contained Explanations of Figures Figure-1: View of the antenna structure subject to the invention.

Sekil-2: Bulusa konu anten yapisinin görünümü. Figure-2: View of the antenna structure subject to the invention.

Sekil-3: Bulusa konu anten yapisinin görünümü. Figure-3: View of the antenna structure subject to the invention.

Sekillerde Yer Alan Referans Numaralarinin Açiklamalari Tek kutuplu eleman . Sekiz tek kutuplu elemandan yapilmis anten dizisi Transformatör . Ayrik eksendes prob beslemesi . _F 500 ccaiialvon Explanations of Reference Numbers in the Figures single pole element . Antenna array made of eight monopole elements Transformer . Discrete axis probe feed . _F 500 ccaiialvon

Claims

PLASMONIC META MATERIAL DIPOL ANTENNA ARRAY CIRCUIT FOR THE CLAIMS The invention is a plasmonic meta material dipole antenna array circuit that can be mounted on a flexible solar cell panel for self-powered wireless systems, and is based on the principle of collecting and combining RF and solar panel energy. In this way, Power can be supplied to wireless devices during day and night hours. In addition, the proposed structure is based on UWB (ultra wide band) antenna array of omni radiation pattern to support the collection of RF energy from different directions in different frequency bands. CLAIMS: It is a system that collects solar energy and RF energy to provide energy to self-powered wireless systems, and its feature is; It contains a circuit that is mounted on a photovoltaic panel to form a single structure and collects RF energy, said circuit; - ultra-wide band with a frequency range of 6 to 16 GHz; and - containing a plasmonic metamaterial dipole antenna array containing multiple monopoles connected to a port for minimum shadowing area. It is a system according to claim 1 and its feature is; Monopoly has eight units. It is a system according to claim 1 and its feature is; The port is SMA port. It is a system according to claim 1 and its feature is; The antenna gain is between 3 dB and 19 dB. It is a system according to claim 1 and its feature is; The antenna array has dimensions of 3OCm x 145 cm. . It is a system according to claim 1 and its feature is; The relative permittivity of the photovoltaic panel is 3.5 and the loss tangent is 0.004. It is a system according to claim 1 and its feature is; The antenna is printed on the front surface of the photovoltaic panel. It is a system according to claim 1 and its feature is; To ensure bandwidth increase, each monopole contains three Split Ring Resonators configured in a single column as the matching circuit. It is a system according to claim 1 and its feature is; The antenna array contains one or more monopole elements (a), an h` / 4-transformer (c) to which each element is fed, and a discrete axis probe feed (d). 10. It is a system according to claim 9, and its feature is; It contains eight unipolar elements (a). 11. It is a system according to claim 9 and its feature is; It contains a 50 Q axis (coaxial) port for separate axis probe feeding.