Conception et réalisation de rectenna en impression additive dédiée à l'optimisation énergétique d'objets connectés

Design and realization of additive printing rectenna dedicated to the energy optimization of connected objects

• Auteur / Autrice : Tristan Fougeroux
• Direction : Nour Mohammad Murad, Jean-Lou Dubard, Alexandre Douyere
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique Energétique
• Date : Soutenance le 24/05/2024
• Etablissement(s) : La Réunion
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences, Technologies et Santé (Saint-Denis, La Réunion ; 2010-...)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d’énergétique, d’électronique et procédés (Saint-Denis, Réunion) - Energy Lab / ENERGY Lab

Mots clés

Mots clés libres

Rectenna

Impression 3D

Récupération d'énergie

Objets connectés

Diode Schottky

IOT

Rectenna

3D Printing

Energy harvesting

Connected objects

Schottky

IOT

Résumé

Les techniques de transfert et de récupération d'énergie par radiofréquence sont récemment devenues des méthodes alternatives pour alimenter les réseaux sans fil de prochaine génération. L'évolution mondiale vers la densification des points d'accès sans fil (AP) a fait allusion à la possibilité de collecter l'énergie RF ambiante inutilisée. Ces sources d'énergie inexploitées se développent de plus en plus en raison de la croissance rapide de l'activité des communications sans fil. La plupart de ces émissions sont omnidirectionnelles et permanentes dans le temps. La disponibilité de cette énergie rayonnante peut devenir intéressante pour certaines applications de faible consommation. La récupération de cette énergie peut représenter une alternative énergétique capable de remplacer, totalement ou en partie, la batterie de certains micro systèmes notamment dans le domaine des capteurs auto alimentés (WSN : Wireless Sensor Network) : c'est le concept de batterie virtuelle. Cette thèse se porte sur l'étude et l'optimisation d'un système de récupération d'énergie électromagnétique appelé « Rectenna » (RECTifying-anTENNA). L'objectif est de concevoir, optimiser, réaliser et caractériser expérimentalement des circuits rectenna innovants, compacts et performants grâce à la réalisation par impression 3D à base de filament conducteur. Cette technique permet une plus grande souplesse de conception avec la réalisation de forme géométrique complexe, permettant la modification de la propagation de l'onde dans un matériau, afin d'accroître les performances du circuit. Ce circuit doit permettre la collecte de l'énergie RF ambiante inutilisée, en particulier dans la bande industrielle, scientifique et médicale, afin d'alimenter à distance des appareils électroniques utiles, appelés plus communément l'Internet des objets à faible énergie (LEIoT).

Wireless power transfer and harvesting energy techniques have recently become alternative methods of powering next-generation wireless networks. The global trend toward the densification of wireless access points has alluded to the possibility of collecting unused ambient RF energy. These untapped energy sources are increasingly being developed due to the rapid growth of wireless communications activity. Most of these emissions are omnidirectional and permanent over time. The availability of this radiant energy may become attractive for specific low-power applications. The harvesting of this energy may represent an energy alternative capable of replacing, totally or partially, the battery of specific microsystems, particularly in the field of self-powered sensors (WSN: Wireless Sensor Network): this is the virtual battery concept. This thesis studies and optimizes an electromagnetic energy harvesting system called "Rectenna" (RECTifying-anTENNA). The objective is to design, optimize, produce and experimentally characterize innovative and compact high-performance rectenna circuits using a new 3D printing technique based on a conductive filament. This technique allows greater design flexibility with the realization of complex geometrical forms, allowing the modification of wave propagation in a material to increase the circuit's performance. This circuit should allow the collection of unused ambient RF energy, particularly in the industrial, scientific and medical band, to remotely power helpful electronic devices, more commonly known as the Low Energy Internet of Things (LEIoT).