Nghiên cứu giải pháp nâng cao hiệu suất hệ thống truyền dẫn năng lượng không dây chế tạo thử nghiệm hệ truyền dẫn công suất 100w khoảng cách 20m

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI HOA XUÂN TRƯỜNG NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP NÂNG CAO HIỆU SUẤT HỆ THỐNG TRUYỀN DẪN NĂNG LƯỢNG KHÔNG DÂY CHẾ TẠO THỬ NGHIỆM HỆ TRUYỀN DẪN CÔNG SUẤT 100W KHOẢNG CÁCH 20M Chuyên ngành: Kỹ thuật Truyền thông LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT KỸ THUẬT TRUYỀN THÔNG NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS LÂM HỒNG THẠCH GS.TSKH ĐÀO KHẮC AN Hà Nội – Năm 2014 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn Thạc sỹ tơi nghiên cứu thực Các thơng tin số liệu luận văn hoàn toàn trung thực, xác có nguồn gốc rõ ràng Học viên Hoa Xuân Trường Trang DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT Từ viết tắt Tiếng Anh Tiếng việt WTP Wireless Power Transmission Truyền lượng không dây TWT Traveling Wave Tube Đèn sóng chạy MSA MicroStrip Ăng tenna Ăng ten mạch dải GEO Geostationary Earth Orbit Quỹ đạo địa tĩnh LEO Low Earth Orbit Quỹ đạo thấp MEO Medium Earth Orbit Quỹ đạo trung SPS Solar Power Satellite Vệ tinh lượng mặt trời RF Radio Friquency Tần số vô tuyến HF High Frequency Tần số cao TW Terawatt GW Gigawatt KW kilowatt W Watt PC Personal computer Trang Máy tính cá nhân TV HFSS Television Ti-vi Hight Frequency Structure Simulator Mô phỏng cấu trúc tần số cao FEM Finite Element Method Phần tử hữu hạn ML Microstrip Lines Mạch dải GHz Gigahertz DC Direct current Dòng điện một chiều Equivalent Isotropically Radiated Công suất xạ tương đương đẳng Power hướng ERP Effective Radiated Power Bức xạ hiệu dụng FR-4 Flame Resistant EIRP Bảng mạch phíp có số điện môi 4.6 Trang DANH MỤC HÌNH VỄ Hình 1.1: Nạp điện phương pháp truyền điện không dây cho xe ô tô 12 Hình 1.2: Phân chia vùng trường gần, trường xa theo kích thước bước sóng 15 Hình 1.3: Truyền lượng không dây theo nguyên lý cảm ứng từ 18 Hình 1.4: Truyền lượng cơng suất không dây trường gần nhờ cảm ứng điện từ 19 Hình 1.5: Hiện tượng cợng hưởng cảm ứng 20 Hình 1.6: Sơ đồ khối hệ thống truyền điện không dây trường gần theo nguyên lý cộng hưởng cảm ứng điện từ 21 Hình 1.7: Sơ đồ khối một đường truyền công suất sử dụng chùm tia vi ba (ở Hình 1.2) 22 Hình 1.8: Truyền cơng suất sử dụng chùm tia vi ba 23 Hình 1.9: Nguồn xạ vơ hướng khơng gian tự 24 Hình 1.10: Nguồn xạ có hướng 25 Hình 1.11: Mơ phỏng mơ hình SPS sử dụng chùm tia vi ba công suất lớn (a), hiệu suất truyền lượng Trường khu xa Trường gần (Far field; Near field) (b) 26 Hình 1.12: Tương quan giữa hiệu suất truyền giá trị tham số  29 Hình 1.13: Trình bày kết mơ hình trụ dẫn sóng 1D (dạng ống) cho hệ thống truyền lượng khơng dây với hình ảnh 2D (a) hình ảnh 3D (b) có chứa mợt số tính số điện mơi đợ thấm từ μ 31 Hình 1.14: Đồ thị phương hướng xạ mảng 8x8 phần tử 33 Hình 1.15: Miền Fresnel thứ 34 Hình 2.1: Ăng ten mạch dải 40 Hình 2.2: Ăng ten mạch dải nhìn từ mặt bên 40 Hình 2.3: Khe xạ Ăng ten mạch dải 41 Hình 2.4: Tiếp điện cho ăng ten mạch dải 42 Hình 2.5: Giải thuật thiết kế ăng-ten 43 Hình 2.6: Chi tiết ăng ten Patch mạch dải hình chữ nhật 45 Hình 2.7: Mạch tương đương 45 Hình 2.8: Biến đổi phối hợp trở kháng 49 Hình 2.9: Cửa sổ hình ảnh 3D chương trình mơ phỏng 50 Hình 2.10: Đồ thị biểu diễn tổn hao theo tần số ( tham số S11) 51 Hình 2.11: Đồ thị phương hướng xạ E H góc  =00  =900 52 Hình 2.12: Đồ thị xạ 3D 53 Hình 2.13: Biểu đồ smith biểu diễn trở kháng vào 2,45GHz (Input Impedance) 54 Hình 2.14: Bốn dạng hình học ăng ten mảng 56 Trang Hình 2.15: Dạng hình học mảng tuyến tính mảng hai chiều (a,b) 58 Hình 2.16: Hệ thống mảng chiều 61 Hình 2.17: Sắp xếp mảng 4x4, 16 phần tử 61 Hình 2.18: Chia cơng suất kiểu T - Junction 63 Hình 2.19: Điểm uốn mạch dải sơ đồ tương đương 65 Hình 2.20: Bản chất phương pháp sáu cấu hình khác cho bù thay đổi điểm uốn cong vng góc, W chiều rợng mạch dải 65 Hình 2.21: Các kiểu bù gián đoạn T-Junction giảm thiểu tác động điểm uốn làm thay đổi đường truyền 66 Hình 2.22: Chia cơng suất kiểu T - Junction sau tính tốn bù điểm uốn 67 Hình 2.23: Mạng cấp nguồn cho mảng 16 phần tử ăng ten mạch dải 68 Hinh 2.24: Cửa sổ mô phỏng mảng ăng ten 16 phần tử HFSS 13 69 Hinh 2.25: Hệ số S11 mảng theo tần số 69 Hình 2.26:Đồ thị phương hướng xạ mặt phẳng  =00  =900 mảng 71 Hình 2.27: Đồ thị xạ mảng không gian chiều 71 Hình 2.28: Đáp ứng trở kháng đầu vào mảng ăng ten theo tần số 72 Hình 3.1: Sơ đồ tổng quát khối máy phát tạo sóng vi ba 2,45 GHz 75 Hình 3.2: Sơ đồ ngun lý khối dao đợng chủ sóng 2,45GHz 76 Hình 3.3: Tín hiệu 2,45GHz đầu khối dao đợng chủ sóng 76 Hình 3.4: Cấu tạo bợ lọc BPF kiểu vi dải ( Microstrip Chebyshev bandpass Filter ) 77 Hình 3.5: Dải thơng tín bợ lọc BPF 77 Hình 3.6: Mơ phỏng tính tốn bợ lọc BPF phần mềm ADS 78 Hình 3.7: Khối tiền khuếch đại công suất 79 Hình 3.8: Khối công suất phát 81 Hình 3.9: Isolator 2,45MHz- 200W 82 Hình 3.10: Directinal Coupler 83 Hình 3.11: Ma trận tán xạ S 85 Hình 3.12: Sơ đồ cấu tạo thực tế ăng ten phát 87 Hình 3.13: Trở kháng Z phân bổ theo chiều dọc ( L ) Patch 87 Hình 3.14: Hình ảnh mảng ăng ten 16 phần tử chế tạo, ( a )mặt trước xắp xếp phần tử xạ, ( b ) mặt sau mạng chia nguồn đến phần tử mảng 89 Hình 3.15 : Tiến hành đo đạc thông số mảng ăng ten sau hồn thành 90 Hình 3.16 : Hệ số phản xạ S11 mảng 90 Hình 3.17: Hệ số sóng đứng mảng 91 Trang DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1: Thống kê thực tế hiệu suất hệ thống WPT sử dụng chùm tia vi ba truyền từ vũ trụ mặt đất tần số khác 32 Bảng 1.2: Tiêu chí khách truyền tin truyền lượng không dây 35 Bảng 2.1: Bảng số liệu áp dụng thiết kế ăng ten 46 Bảng 2.2: Bảng số liệu một patch ăng ten mạch dải 2,45 GHz 49 Bảng 2.3: Bảng tổng hợp tham số S11 52 Bảng 2.4: Các giá trị cần để thiết kế mạng cấp nguồn 63 Bảng 2.5: Kết tính tốn 64 Bảng 2.6: Bảng giá trị S11 theo tần số 70 Bảng 3.1: Thông số tụ điện (Capacitors) 80 Bảng 3.2: Thông số cuộn cảm ( Inductors ) 80 Bảng 3.3: Thông số điện trở ( Resistors ) 80 Bảng 3.4: Integrated Circuits / Transistors 80 Bảng 3.5: Thông số kỹ thuật khối công suất 82 Bảng 3.6: Thông số cần thiết một Isolator 83 Bảng 3.7: Bảng tham số S11 theo tần số 86 Bảng 3.8: Thông số chế tác phần tử mặt xạ 88 Bảng 3.9: Thông số chế tác mạng cấp nguồn 88 Trang MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG 10 CƠ SỞ LÝ THUYẾT TRUYỀN NĂNG LƯỢNG KHÔNG DÂY VÀ GIẢI PHÁP NÂNG CAO HIỆU SUẤT TRUYỀN 10 1.1 GIỚI THIỆU VỀ TRUYỀN NĂNG LƯỢNG KHÔNG DÂY 10 1.1.1 Giới thiệu chung 10 1.1.2 Một số mốc lịch sử phát triển Truyền lượng khơng dây sử dụng sóng cao tần 11 1.1.3 Ứng dụng công nghệ truyền lượng không dây 12 1.1.3.1 Nạp điện không cần ổ cắm cho thiết bị chạy điện có dự trữ lượng 12 1.1.3.2 Ứng dụng công nghệ Truyền lượng không dây truyền tải điện 13 1.2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ TRUYỀN DẪN NĂNG LƯỢNG KHÔNG DÂY 14 1.2.1 Khái niệm trường gần, trường xa 14 1.2.2 Một số đặc tính truyền sóng miền trường gần trường xa 15 1.2.3 Cơ sở lý thuyết kỹ thuật Truyền lượng không dây trường gần 17 1.2.3.1 Hiện tượng cảm ứng điện từ 17 1.2.3.2 Truyền lượng không dây theo phương pháp cảm ứng điện từ 17 1.2.3.3 Truyền lượng phương pháp cảm ứng điện từ 18 1.2.3.4 Nguyên lý cảm ứng điện từ cộng hưởng 19 1.2.4 Cơ sở lý thuyết kỹ thuật truyền công suất không dây sử dụng chùm tia vi ba tia LASER 22 1.3 GIẢI PHÁP NÂNG CAO HIỆU SUẤT TRUYỀN 23 1.3.1 Công thức truyền sóng khơng gian tự 23 1.3.2 Bài toán Truyền lượng không dây (WPT) từ vũ trụ trái đất phương pháp sử dụng chùm tia Vi ba 2,45GHz 26 1.3.3 Một số khác biệt giữa truyền lượng không dây truyền tin khơng dây cách tính đường kính ăng ten để đảm bảo hiệu suất truyền cao 32 KẾT LUẬN CHƯƠNG I 37 CHƯƠNG 38 THIẾT KẾ MẢNG ĂNG TEN PHÁT 16 PHẦN TỬ CỦA HỆ TRUYỀN CÔNG SUẤT VI BA, TẦN SỐ 2,45GHz 38 2.1 ĂNG TEN PHÁT 38 Trang 2.1.1 Cấu trúc đặc tính mợt phần tử 39 2.1.1.1 Khái niệm ăng ten mạch dải (Micro Stripline Ăng tenna - MSA) 39 2.1.1.2 Bài toán thiết kế một phần tử mảng ăng ten mạch dải cho hệ thống phát WPT: 42 2.2 THIẾT KẾ MẢNG HAI CHIỀU (ĂNG TEN) MẠCH DẢI 16 PHẦN TỬ 55 KẾT LUẬN CHƯƠNG II 73 CHƯƠNG 74 LẮP RÁP THỬ NGHIỆM PHẦN THIẾT BỊ PHÁT VI BA CHO CÔNG SUẤT 20 W VỚI MẢNG ĂNG TEN PHÁT 16 PHẦN TỬ 74 3.1 KHỐI THIẾT BỊ PHÁT 74 3.1.1 Nguyên lý cấu tạo máy phát công suất chùm tia vi ba 74 3.1.1.1 Khối dao đợng chủ sóng 2,45 GHz 75 3.1.1.3 Khối tiền khuếch đại công suất 79 3.1.1.4 Khối công suất 80 3.1.1.5 Isolator (Circulator) 82 3.1.1.6 Directional Coupler 83 3.1.2 Ghép nối giữa khối 84 3.2 ĂNG TEN PHÁT - MẢNG ĂNG TEN PHẲNG HAI CHIỀU MẠCH DẢI 16 PHẦN TỬ (4X4) 86 3.2.1 Cấu tạo mảng : 86 KẾT LUẬN 93 TÀI LIỆU THAM KHẢO 95 Trang LỜI MỞ ĐẦU Thế kỷ 21 chứng kiến cuộc cách mạng lượng: Năng lượng dạng hóa thạch dầu mỏ, than đá cạn kiệt người ḅc phải tìm cách khai thác những nguồn lượng khác để bảo đảm an ninh lượng Một những hướng nghiên cứu khai thác nguồn lượng mặt trời, truyền từ vũ trụ mặt đất phương pháp vô tuyến - Wireless Power Transmission Mặt trời phát lượng dạng tia xạ khoảng 12x1016Joules/sec (hoặc 120.000TW/sec) xuống trái đất Lượng lượng còn lớn nhiều lần so với số lượng lượng trái đất dùng năm Trên quỹ đạo địa tĩnh (Geostationary Earth Orbit) - GEO, ánh sáng mặt trời có quanh năm, mật đợ lượng mặt trời đạt cỡ 1.340W/m2, lớn gấp gần lần so với mật đợ lượng trung bình nhận mặt đất Theo Hiệp hội Vũ trụ Quốc tế, lượng mặt trời giải pháp lượng dài hạn tiềm cho giới Các nhà khoa học dự định hàng chục “vệ tinh” thu lượng mặt trời quỹ đạo địa tĩnh Các “vệ tinh” vệ tinh thơng tin mà có vai trò pin mặt trời rợng vài kilơmét thu ánh sáng mặt trời tới 24 ngày Sau đó, lượng biến đổi sang sóng siêu cao tần LASER với công suất cao (cỡ GW đến TW) truyền trái đất, cuối chuyển sang dạng điện năng, đưa đến nơi sử dụng Trong truyền dẫn lượng, hiệu suất truyền một những tiêu chí quan trọng Trong luận văn tơi nghiên cứu nâng cao hiệu suất truyền dẫn lượng phương pháp sử dụng chùm tia viba tần số 2,45GHz Luận văn gồm ba chương: Chương 1: Khái quát sở lý thuyết truyền lượng không dây Chương 2: thiết kế mảng ăng ten phát 16 phần tử hệ truyền công suất vi ba, tần số 2,45MHz Chương 3: Chế tạo thử nghiệm phần thiết bị phát vi ba cho công suất 20W với mảng ăng ten phát 16 chấn tử Trang Tần số làm việc 2,3 Trở kháng 2,45 2,5 50 GHz Ohms Chèn ( Insertion Loss) 0,35 dB Công suất tới ( Forward Power) 200 W Hệ số sóng đứng lối vào ( Input VSWR ) 1.3:1 Ngăn chặn chiều ngược 18 Bảng 3.6: Thông số cần thiết Isolator 3.1.1.6 Bộ trích đo tín hiệu đầu ( Directional Coupler ) Hình 3.10: Directinal Coupler Trang 83 dB Directional Coupler dùng để trích mợt tín hiệu đường từ máy phát ( giá trị suy giảm -20dB ) xuống để làm mẫu kiểm tra tình trạng công suất tần số phát trước đến ăng ten 3.1.2 Ghép nối khối Ghép nối giữa khối với ta cần xem xét điều chỉnh: phối hợp trở kháng giữa hai khối nối tiếp, hệ số khuếch xác định mức tín hiệu đầu vào cao nhất, đường truyền công suất đến tải (Feeder) phải tổn hao Ví dụ ta ghép nối giữa khối tiền khuếch đại khối công suất: Bước 1- Phối hợp trở kháng giữa khối : Khối KĐ cơng suất cao tần 2,45 GHz KMS2250 - 200 có trở kháng đầu vào / = 50 Ohm phù hợp với trở kháng vào khối tiến khuếch đại, bợ lọc, Isolator, Directional Bước - Tính tốn mức tín hiệu đầu khối tiền khuếch đại ( Mức tín hiệu đầu vào khối cơng suất): Khối KĐ công suất cao tần 2,45 GHz KMS2250 - 200 có hệ số khuếch đại cơng suất 200W 54dB (Theo nhà sản xuất) ta có : 10 log Pout  54 ( dB ) Pin Pin  0,794 ( mW ) = -1( dBm ) Vì trước ghép nối giữa khối tiền khuếch đại khối công suất, ta cần điều chỉnh đầu khối chủ sóng cho đầu khối tiền khuếch đại (sau bợ lọc BPF) có biên đợ 0,794 mW hay -1(dBm) Tương tự cần công suất đầu 20W ta điều chỉnh mức tín hiệu đầu vào khối công suất Pin = 0.0794 mW = -11 ( dBm ) Trang 84 Bước 3- Ghép nối giữa đầu máy phát với ăng ten phát tính tốn cơng suất xạ : Đây việc quan trọng định đến hiệu suất hệ thống phát Nếu việc ghép nối đầu với hệ thống ăng ten phát phối hợp trở kháng tốt, đường truyền cung cấp nguồn đến ăng ten tổn hao nhỏ hiệu suất xạ ăng ten phát đạt mức cao Ví dụ ghép nối đầu khối khuyếch đại công suất GHz KMS2250 - 200 với mảng ăng ten phát 16 phần tử thiết kế phần trước: Như mơ phỏng ta có : - Tại tần số f = 2,45MHz, Zo = 50Ohm, số sóng phản xạ S11 ăng ten phát 30,6568dB công suất phát đầu 20W Xét ma trận tán xạ S : a2 a1 S b2 b1 Hình 3.11: Ma trận tán xạ S Ta có : b1 = S11.a1 + S12 a2 b2 = S21.a1 + S22 a2 S11  s11  b1 a1 a2  b1   ( Hệ số phản xạ ăng ten ) a1 Nếu đầu vào a1 ăng ten ta cung cấp cơng suất 20W cơng suất đưa đến mặt xạ ăng ten là: Pbx = 19,98 (W) Trang 85 Với Pbx công suất thực tế để xạ bề mặt mảng ăng ten Tần số (Ghz) S11 (dB) 2,4382 -19,8403 2,4422 -22,9210 2,4462 -27,2901 2,4500 -30,6568 2,4503 -30,4609 2,4543 -26,3484 2,4583 -22,1443 2,4623 -19,1721 Bảng 3.7: Bảng tham số S11 theo tần số 3.2 ĂNG TEN PHÁT - MẢNG ĂNG TEN PHẲNG HAI CHIỀU MẠCH DẢI 16 PHẦN TỬ (4X4) Từ thiết kế mô phỏng chương chế tạo thực tế mảng ăng ten 16 phần tử sau: 3.2.1 Cấu tạo mảng : Cấu tạo chi tiết mảng 16 phần tử hai chiều: Trang 86 Hình 3.12: Sơ đồ cấu tạo thực tế ăng ten phát Cấu tạo gồm phần : Phần 1- Cấu tạo mặt xạ : Mặt xạ bao gồm 16 phần tử xếp mô phỏng Lớp điện môi phần tử xạ không khí ε = để ăng ten có hiệu suất cao Gá đỡ phần tử đặt trung tâm phần tử xạ bụng sóng có trở kháng | Z | = | Z |=179,88Ω |Z|=0Ω I L/2 V Hình 3.13: Trở kháng Z phân bổ theo chiều dọc ( L ) Patch Trang 87 Chiều rộng mảng (W) Chiều dài mảng (L) 380 mm 380mm Điểm cấp nguồn phần tử (y0) Chiều cao đế điện môi khơng khí Khoảng cách giữa phần tử ( tính từ tâm ) 18.68 mm 1.8 mm 0.85λ Bảng 3.8: Thông số chế tác phần tử mặt xạ Phần - Cấu tạo mạng cấp nguồn cho phần tử mặt xạ Tần số hoạt đợng 2.45 GHz Phíp chế tác mạng FR4 phủ đồng hai mặt Đợ dày (h) phíp FR4 3.2 mm Phương thức cấp nguồn Microstrip line chia thao kiểu T - Junction Bảng 3.9: Thông số chế tác mạng cấp nguồn Để tránh ảnh hưởng hỗ cảm giữa phần tử xạ mạng chia công suất cấp nguồn nên mạng cấp nguồn phân cách với mặt xạ mợt mặt đồng ( Bản phíp FR hai mặt phủ đồng có h = 3,2mm ) đục lỗ cấp điện cho phần tử xạ Mạng cấp nguồn thiết kế, chế tác phía đối diện bên phíp FR phủ đồng hai mặt Với cấu tạo mảng ăng ten đạt hiệu suất cao chịu đựng cơng suất lớn 3.2.2 Sản phẩm kết đo thực nghiệm Trang 88 (a) (b) Hình 3.14: Hình ảnh mảng ăng ten 16 phần tử chế tạo, ( a )mặt trước xắp xếp phần tử xạ, ( b ) mặt sau mạng chia nguồn đến phần tử mảng Trang 89 Hình 3.15 : Tiến hành đo đạc thơng số mảng ăng ten sau hồn thành Hình 3.16 : Hệ số phản xạ S11 mảng Trang 90 Đo đạc tham số anten Bằng máy Network Analyzer ta đo tham số anten như: suy hao phản xạ (S11), hệ số sóng đứng đường truyền vi dải (VSWR), trở kháng vào điểm đặt đầu đo (R + jX), … Sau thực lập hệ đo trường xạ anten Từ hình 3.16 3.17, ta thấy dạng đường cong hệ số phản xạ S11 hệ số sóng đứng VSWR tương đổi khớp với mơ phỏng HFSS Với giá trị hệ số phản xạ (Return Loss, hay S11) chọn là: S11 = -21,338 dB, tương ứng với hệ số phản xạ VSWR = 1.18 Hình 3.17: Hệ số sóng đứng mảng Kết thực nghiệm lệch so với kết mơ phỏng một số nguyên nhân sau: - Việc chế tạo anten thực theo phương pháp thủ công, thành phần phối hợp trở kháng dải rợng có kích thước khơng xác thiết kế Điều làm tăng tượng sóng đứng đường truyền vi dải, cơng suất truyền thành phần xạ giảm Đồng thời làm giảm độ sâu cộng hưởng Trang 91 - Vật liệu chất (tấm điện mơi mạch in) phòng thí nghiệm khơng phải vật liệu tốt, số điện mơi chất εr khơng xác 4.4, chiều cao chất h độ dày dải dẫn điện t khơng hồn tồn khớp với thiết đặt Ansoft HFSS Ansoft Designer, tham số mát vật liệu điện môi cao - Việc mô phỏng chưa tối ưu hóa Từ những kết đo đạc sản phẩm mảng ăng ten 16 phần chế tạo, cho thấy : - Trên sở tính toán lý thuyết những giá trị tối ưu, sau đưa vào mơ phỏng phần mềm đưa kết chế tạo thưc tế, chúng ta điều chỉnh trực tiếp tham số hình học, để đến những thay đổi tích cực, giá trị biểu thị máy đo Chúng ta điều chỉnh gọi " tinh chỉnh " cho mảng ăng ten có những phẩm chất tốt tiến đến sát giá trị mô phỏng lý thuyết Trong điều kiện Việt Nam để đáp ứng yêu cầu sản xuất, chế tạo mảng ăng đạt tiêu chuẩn mơ phỏng khó khăn ngun nhân : Vật liệu chế tạo khơng đáp ứng, chế tác bảng mạch diện tích 16dm vng chưa thực hồn chỉnh, mảng 16 phân tử phải chế tạo ghép hai mảng phần tử Mảng ăng ten hoàn toàn đáp ứng yêu cầu hệ truyền lượng không dây hiệu suất cao sử dụng chùm tia vi ba 2,45GHz sở chế tạo nên những mảng ăng ten phát có số lượng phần tử lớn đáp ứng hệ số tăng ích cao Mảng ăng ten chế tạo đáp ứng hệ truyền lượng không dây khoảng cách 2,36 mét phịng thí nghiệm Trang 92 KẾT LUẬN Ngày nay, với phát triển nhanh khoa học kỹ thuật, người ngày muốn kiểm sốt nguồn lượng tốt Khơng những thế, gia tăng nhu cầu xã hợi còn đòi hỏi cần phải có mợt nguồn lượng lớn để trì hoạt đợng Chính vậy, đề tài luận văn tác giả nghiên cứu phương pháp để có hiệu suất lớn việc Truyền công suất lượng điện không dây, đóng góp cho q trình nghiên cứu tương lai tận dụng nguồn lượng lớn từ bên vũ trụ dần thay việc khai thác lượng mặt đất Trong luận văn tác giả xây dựng phương pháp tính tốn tối ưu nhằm nâng cao hiệu suất hệ thống WPT sử dụng chùm tia vi ba 2,45GHz là: - Tính tốn diện tích hệ thống ăng ten phát ăng ten thu để đạt hiệu suất truyền 60% - Thiết kế chế tạo thử nghiệm ăng ten phát tần số 2,45GHz sử dụng mảng hai chiều 16 phần tử, đo lường thử nghiệm kết đạt kết yêu cầu - Trong luận văn này, mợt số phần chưa thực điều kiện mua sắm nguyên vật liêu, thiết bị không đáp ứng kịp thời gian Các kết nghiên cứu, sản xuất thực nghiệm tác giả thực hoàn toàn sở kỹ thuật, điều kiện Việt Nam, điều giúp tác giả chủ động việc phát triển thực nghiệm đề tài tương lai Tác giả mong muốn chương trình nghiên cứu hỗ trợ mặt tài điều kiện pháp lý, để đề tài vào chi tiết nữa có những ứng dụng thiết thực Cuối cùng, tác giả xin chân thành cảm ơn thầy GS.TSKH Đào Khắc An thầy TS Lâm Hồng Thạch thầy cô Viện Điện tử - Viễn thông trường Đại học Bách Khoa Hà Nợi giúp đỡ, hướng dẫn để hồn thành hướng nghiên cứu luận văn Cám ơn bạn Nguyễn Việt Hưng NCS Viện Điện tử - Viễn thông trường Đại học Bách Khoa Hà Nội giúp đỡ tác giả trình tìm tài liệu chuyên Trang 93 nghành phục vụ cho việc nghiên cứu, cám ơn bạn Hoàng Huy Nam giúp đỡ phối hợp công việc đo lường kiểm định thông số ăng ten để tác giả hoàn thành đề tài Trang 94 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nghiên cứu phát triển thiết kế mơ hình 1D để truyền lượng không dây sử dụng chùm tia Vi ba từ vệ tinh địa tĩnh trái đất ( Research, development and setting up 1D model for the problem of wireless power transmission using microwave beam from GEO to the Earth ) " Nguyen Chung Dong a), Hoa Xuan Truong c), Lam Hong Thach b), Phan Anh Tuan a) and Dao Khac An a) công bố : Hội nghị học thuật lần thứ khoa học tự nhiên cho Sinh viên, Thạc sỹ Tiến sĩ từ nước châu Á tổ chức Phnom Penh, Cambodia [2] Phan Anh, Trường điện từ truyền sóng, NXB Khoa học kỹ thuật, 2004 [3] Lý thuyết kỹ thuật ăng ten , NXB Khoa học kỹ thuật, 2007 Tác giả: GS Phan Anh [4] Vấn đề an ninh lượng giải pháp khai thácnăng lượng mặt trời từ vũ trụ truyền trái đất Tác giả : Đào Khắc An , Trần Mạnh Tuấn [5] Nathan Blaunstein, Radio propagation in cellular network, Artech House, Boston, 2000 [6] W C Brown, Beamed microwave power transmission and its application to space, IEEE Trans Microwave Theory Tech., vol 40, no 6, 1239-1250, 1992 [7] G Goubau and F Schwering, On the guided propagation of electromagnetic wave beams, IRE Trans Ăng tennas and Propagation, AP-9, pp 248-256,1961 [8] Shaposhnikov S.S.,Garmash V.N.; ONE OF THE NEW FEATURES OF THE SPACE POWER STATIONS; Moscow Technology University of communication and Informatics Moscow Russia,Copyright ©2002 by the International Astronautical Federation All rights reserved (unpublished results) [9] M.Venkateswara Reddy,K.Sai Hemanth CH.Venkat Mohan “Microwave Power Transmission – A Next Generation Power” IOSR-JEEE Feb 2013 [10] Naoki Shinohara; Beam Efficiency of Wireless Power Transmission via Radio Waves from Short Range to Long Range; JOURNAL OF THE KOREAN Trang 95 INSTITUTE OF ELECTROMAGNETIC ENGINEERING AND SCIENCE, VOL 10, NO 4, DEC 2010 JKIEES 2010-10-4-05 [11] S P Kuo, Y S Zhang and P Kossey, “Propagation of High Power Microwave Pulses in Air Breakdown Environment,”Physics Fluids, Vol 133, No 10, 1991, pp 2906-2912 [12] www.Antenna-Theory.com\basics\Field Regions [13] Wen Huang, Biao Zhang, Xing Chen, Kama Huang, and Changjun Liu, “STUDY ON AN S-BAND RECTENNA ARRAY FORWIRELESS MICROWAVE POWER TRANSMISSION”,Progress In Electromagnetics Research, Vol 135, 747-758, 2013 [14] Yeh, Z.-Y and Y.-C Chiang, “A miniature CPW balun constructed with lengthreduced 3dB couples and a short redundant transmission line," Progress In Electromagnetics Research, Vol 117, 195-208, 2011 [15] Rodríguez-Gonzalez, J A and F J Ares-Pena, “Design of planar arrays composed by an active dipole above a ground plane with parasitic elements," Progress In Electromagnetics Research,Vol 119, 265-277, 2011.David M.Pozar, “Microwave Engineering”,John Wiley & Sons, Inc,1998 [16] Y H Suh and K Chang, “Low cost microstrip-fed dual frequency printed dipole ăng tenna for wireless communications,” Electron Lett., vol 36, pp, 1177-1 179, July 6,2000 [17] Huey-Ru Chuang, Member, IEEE, and Liang-Chen Kuo, Student Member, IEEE,”3-D FDTD Design Analysis of a 2.4-GHz Polarization-Diversity Printed Dipole Ăng tenna With Integrated Balun and Polarization-Switching Circuit for WLAN and Wireless Communication Applications”IEEE TRANSACTIONS ON MICROWAVE THEORY AND TECHNIQUES, VOL 51, NO 2, FEBRUARY 2003 Trang 96 [18] Krishna Naishadham, Rong Lin Li, Li Yang,Terrence Wu ,Walker Hunsicker,A Shared-Aperture Dual-Band Planar Array with Self-Similar Printed Folded Dipoles, IEEE Trans Ăng tennas Propag,201 Trang 97 ... TRUYỀN NĂNG LƯỢNG KHÔNG DÂY VÀ GIẢI PHÁP NÂNG CAO HIỆU SUẤT TRUYỀN 1.1 GIỚI THIỆU VỀ TRUYỀN NĂNG LƯỢNG KHÔNG DÂY 1.1.1 Giới thiệu chung Truyền lượng không dây hay truyền lượng không dây, WPT - (Wireless... trung tâm nghiên cứu giải pháp tạo nguồn lượng từ vũ trụ kỷ 21 Đây một vấn đề nghiên cứu tìm giả pháp tối ưu cho hệ truyền dẫn lượng không dây (WPT) đạt hiệu Trong hệ thống truyền dẫn thông... CỦA HỆ TRUYỀN CÔNG SUẤT VI BA, TẦN SỐ 2,45GHz Từ những sở chứng minh, tính tốn cho mợt hệ thống truyền dẫn cơng suất lượng điện khơng dây nói chung, hệ thống truyền dẫn lượng điện công suất không