Diseño, fabricación y medida de rectenas para recolección de energía en 2,45 GHz.

Abstract

Se plantea continuar el trabajo del diseño de una rectena presentado en [13] y [14] para colectar energía a partir de redes Wi-Fi 2.4 GHz con el objetivo de alimentar redes IOT. El trabajo realizado plantea retomar el diseño y los resultados de referencia, luego fabricarlos y realizar las correcciones necesarias para obtener una versión funcional. La línea de trabajo puede dividirse en dos partes claras, el trabajo en antenas y el trabajo en electrónica, para luego unir los resultados obtenidos en cada parte en el sistema Rectena que se evalúa para dar los resultados finales. A lo largo del trabajo en antenas se presentan las simulaciones que predicen el comportamiento de las antenas y el método de fabricación. Se mejoran los parámetros del modelo del material utilizado para obtener simulaciones más exactas. A partir de esto, se obtiene un modelo optimizado a la frecuencia de interés en CST Studio, y se prueba un método de optimización de adaptación de impedancias para antenas de parche en FR-4 con buenos resultados. Se presentan también los métodos de medidas de S11 y de Ganancia. Por el lado de la electrónica se realizó el diseño, fabricación y medida de distintas placas que buscaron conseguir el correcto funcionamiento de los integrados LTC3105 y LTC3108 cuya función se basaba en aumentar la tensión de entrada a una tensión estable de 3,3 V . Se realizaron en total seis diseños, alcanzando finalmente un diseño funcional para el integrado LTC3108 y se determinó la causa del no funcionamiento de los diseños que involucraron el integrado LTC3105. A su vez, se realizó la fabricación del diseño de un rectificador del tipo doblador de tensión diseñado por Contreras en las publicaciones de referencia. En ambos casos, se realizó la fabricación tanto con materiales de laboratorio, como utilizando los servicios de fabricación de compañías en China. Para el módulo antena se obtienen resultados de ganancia y S11 considerablemente satisfactorios y para el módulo de electrónica se obtiene un rectificador y un Step-Up Converter funcionales. Debido a dificultades encontradas en las etapas de fabricación, medida y rediseño, el tiempo no fue suficiente para lograr una integración plenamente funcional al formar la rectena. Se entiende que esto se podrá lograr en trabajos futuros con relativa facilidad una vez alcanzada la etapa actual.