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一种用于无线能量传输/能量收集的宽带整流超表面OA

A broadband Rectifying Metasurface for wireless power transfer and ambient energy harvesting

中文摘要英文摘要

提出一种新型单层双极化宽带紧凑型整流超表面,用于微波无线能量传输或环境能量收集.该设计由5×5单元阵列构成,每个单元采用多谐振结构直接连接整流二极管,无需匹配网络,即可实现宽带、高效能量收集与整流.仿真结果表明,该超表面可在2.82~4.37 GHz频带内能量收集效率实达80%以上,且角度稳定性超过45°.当输入功率控制在0 dBm时,该整流超表面在此频带内的射频到直流(RF-DC)功率输出总效率最高可达53%.实验测试结果证明,加工后的整流超表面在功率密度为 0.78 mW/cm2 时,2.75~4.0 GHz频带内的RF-DC总效率均大于34%,且最高可达45%,验证了设计方法的有效性.

A novel single-layer dual-polarized broadband compact Rectifying Metasurface(RMS)is proposed for microwave wireless power transmission or ambient energy harvesting.The design consists of a 5×5 unit cell array,where each unit cell adopts a multi-resonant structure directly connected to rectifying diodes without requiring a matching network,thereby achieving broadband and highly efficient energy collection and rectification.Simulation results demonstrate that the Metasurface(MS)can achieve an energy harvesting efficiency exceeding 80%over the frequency band of 2.82~4.37 GHz,with angular stability greater than 45°.When the input power is controlled at 0 dBm,the proposed RMS achieves a maximum total Radio Frequency-to-Direct Current(RF-to-DC)conversion efficiency of up to 53%within this frequency band.Experimental measurements validate that the fabricated RMS maintains a total RF-DC efficiency greater than 34%across the 2.75~4.0 GHz band,with a peak efficiency of 45%at a power density of 0.78 mW/cm2,confirming the effectiveness of the proposed design methodology.

李方位;宋开;刘长军;赵翔;闫丽萍

四川大学 电子信息学院,四川 成都 610065四川大学 电子信息学院,四川 成都 610065四川大学 电子信息学院,四川 成都 610065四川大学 电子信息学院,四川 成都 610065四川大学 电子信息学院,四川 成都 610065

信息技术与安全科学

能量收集超表面整流微波无线能量传输

energy harvestingMetasurface(MS)rectificationmicrowave wireless power transfer

《太赫兹科学与电子信息学报》 2026 (4)

427-433,464,8

国家自然科学基金资助项目(U22A2015)四川省科技计划资助项目(2024YFHZ0282)

10.11805/TKYDA2025222

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