Conception et caractérisation d’une Rectenna à double polarisation circulaire à 2.45 GHz

Design and characterization of a dual circularly polarized 2.45 Ghz Rectenna

• Auteur / Autrice : Zied Harouni
• Direction : Laurent Cirio
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Electronique, Optronique et Systèmes
• Date : Soutenance le 18/11/2011
• Etablissement(s) : Paris Est en cotutelle avec Université de Tunis El Manar
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mathématiques, Sciences et Technologies de l'Information et de la Communication (Champs-sur-Marne, Seine-et-Marne ; 2010-2015)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire électronique, systèmes de communication et microsystèmes
• Jury : Président / Présidente : Odile Picon
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Laurent Cirio, Ridha Bouallegue, Ali Gharsallah
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Hichem Trabelsi, Tan Phu Vuong

Mots clés

Mots clés contrôlés

Diodes à barrière de Schottky

Actionneurs

Réseaux de capteurs (technologie)

Systèmes de communication sans fil

Énergie mécanique -- Transmission

Mots clés libres

Rectenna

Transmission d’Energie Sans Fil (TESF)

Double polarisation circulaire

Rejection d’harmoniques

Rendement de conversion RF-DC

Méthode itérative

Rectenna

Wireless Power Transmission

Dual circular polarization

Harmonic rejections

RF-to- DC conversion efficiency

Iterative method

Résumé

Les travaux présentés dans ce mémoire s'inscrivent dans la thématique de la transmission d'énergie sans fil, appliquée à l'alimentation à distance de capteurs, de réseaux de capteurs et d'actionneurs à faible consommation. Cette étude porte sur la conception, la caractérisation, et la mesure d'un circuit Rectenna (Rectifying antenna) à double polarisation circulaire à 2.45 GHz, compact et à rendement de conversion RF-DC optimisé. Un outil d'analyse globale basé sur la méthode itérative a été développé et exploité pour valider la faisabilité de cette analyse. La diode Schottky a été modélisée en utilisant une impédance de surface. La rectenna à double polarisation circulaire, réalisée en technologie micro-ruban, a été validée expérimentalement. Elle est caractérisée par la rejection de la 2ème harmonique et une possibilité de recevoir les deux sens de polarisation LHCP et RHCP par l'intermédiaire de 2 accès. Le rendement mesuré avec une densité de puissance de 0.525 mW/cm² est de l'ordre de 63%, tandis que la tension DC obtenue aux bornes d'une charge optimale de 1.6 kohm est de 2.82 V

The work presented in this thesis is within the subject of wireless power transmission, power applied to the remote sensors, networks of sensors and actuators with low power consumption. This study focuses on the design, characterization, and measurement of a rectenna circuit (rectifying antenna) with dual circular polarization at 2.45 GHz, and optimisation of the conversion efficiency. A global analysis tool, based on the iterative method was developed and used to validate the feasibility of this concept by this method. The Schottky diode was modeled using surface impedance. The dual circular polarization rectenna with microstrip technology has been optimized and characterized experimentally operating at 2.45 GHz. It includes the property of harmonic rejections. Two accesses can receive either direction LHCP or RHCP sense. The conversion efficiency of 63% has been measured with a power density of 0.525 mW/cm². A DC voltage of 2.82V was measured across an optimum load of 1.6 kohm