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基于集成型超表面的宽功率无线能量收集器OA

Wide power range wireless energy harvester based on compact metasurface

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随着物联网拓扑密度的增长,传统能量收集系统对输入功率波动敏感,难以满足复杂电磁环境下宽域功率能量收集需求.本文提出了一种集成SMS7630 二极管的宽功率整流超表面,通过优化设计整流超表面(RMS)单元结构提供高阻抗,可与呈现非线性特征的整流二极管阻抗形成共轭匹配,平衡整流二极管在宽功率下的阻抗变化而无须使用外部匹配网络.全波分析与实验测试结果表明,所设计的整流超表面工作在5.8 GHz,适用于输入功率为-7~2 dBm的环境.基于5×5整流超表面阵列的实验测试表明,在该功率范围内,射频-直流(RF-DC)转换效率始终高于24%,并在2 dBm时峰值效率达到43%.

With the increasing topological density of the Internet of Things(IoT),conventional energy harvesting systems,which are sensitive to input power fluctuations,struggle to meet the demands of wide-range power energy harvesting in complex electromagnetic environments.This paper proposes a wide-power Rectifying Metasurface(RMS)integrated with SMS7630 diodes.By optimizing the unit cell structure of the RMS to provide high impedance,conjugate matching can be achieved with the nonlinear impedance characteristics of rectifying diodes,thereby balancing the impedance variations of the rectifying diodes across a wide power range without requiring external matching networks.Full-wave analysis and experimental results demonstrate that the designed RMS operates at 5.8 GHz and is suitable for environments with input power ranging from-7 dBm to 2 dBm.Experimental testing based on a 5×5 RMS array shows that the Radio Frequency-to-Direct Current(RF-DC)conversion efficiency remains above 24%throughout this power range,achieving a peak efficiency of 43%at 2 dBm.

周佳丽;李方位;何忠奇;刘长军;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

整流超表面宽功率范围无线能量收集二极管

Rectifying Metasurface(RMS)wide power rangewireless energy harvestingdiode

《太赫兹科学与电子信息学报》 2026 (4)

457-464,8

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/TKYDA2025228

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