Contribution à la récupération de l'énergie électromagnétique ambiante pour les objets communicants autonomes

par Yuwei Zhou

Thèse de doctorat en Electronique, Télécommunications

Sous la direction de Tchanguiz Razban-Haghighi et de Bruno Froppier.

Soutenue en 2013

à Nantes , en partenariat avec Université de Nantes. Faculté des sciences et des techniques (autre partenaire) .

mots clés

• Rectenna
• Redresseur
• Récupération d’énergie électromagnétique
• Antenne
• Réseaux de capteurs (technologie)
• Systèmes de communication sans fil
• Diodes à barrière de Schottky

Résumé

Les travaux de cette thèse sont axés sur la récupération de l’énergie électromagnétique ambiante en vue d’améliorer la durée de vie des objets communicants autonomes. Les émissions radiofréquences de la téléphonie mobile et sans fil, du wifi et éventuellement de la radio et la télévision peuvent être captées et transformées en tension continue pour alimenter des systèmes nomades tels que les téléphones portables, les capteurs sans fils de données environnementales, les ordinateurs, etc. Une antenne large bande ou multi-bande associée à un circuit de redressement haute fréquence, à base de diode Schottkydoit être optimisée pour la réception et le redressement des puissances faibles de ces émissions (de l’ordre de quelques micro watt par cm²). Un travail important sur l’optimisation à la fois dans le domaine de fréquence et surtout dans le domaine de puissance est effectué dans cette thèse. Les simulateurs hautes fréquences circuit ADS et électromagnétique HFSS sont utilisés pour concevoir les antennes redresseuses. Les rendements de conversion obtenus suite aux travaux de cette thèse placent le laboratoire au niveau de l’état de l’art international.

Titre traduit

Contribution to electromagnetic energy harvesting for wireless autonomousdevices

Résumé

The research works of this thesis are focused on the ambient electromagnetic energy harvesting to improve the life time of wireless autonomous devices. The waves produced by cellular telephones, Wireless Internet and also radio and television transmissions may be captured and rectified to produce a continuous voltage able to supply mobile phones, environment data sensors, computers, etc. Broadband or multiband antennas, combined to a high frequency rectifying circuits with Schottky diodes must be optimized for the reception and rectifying of a very low level electromagnetic power (about a few micro watts per cm2). In this thesis, an important optimization work is done in frequency domain and especially in power domain. The high frequency circuit simulator ADS and high frequency electromagnetic simulator HFSS, are used to design the rectenna. The obtained conversion efficiencies place our laboratory in the international state of the art in electromagnetic energy harvesting.