RF enerji hasatı devreleri için güç yükselteci tasarımı
Power amplifier design for RF energy harvesting circuits
Yazar: OĞUZHAN ERTAŞ
Danışman: PROF. DR. MURAT YÜCEL
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering
Dizin: Anten = Antenna ; Enerji hasadı = Energy harvest ; Hasat = Harvesting ; Radyo frekanslı tanıma = Radio frequency identification ; Yükselticiler = Amplifiers

Özet:
Enerjiye olan ihtiyacın artmasıyla farklı enerji kaynaklarına olan yönelim günümüzde popüler hale gelmektedir. Enerji ihtiyacının yanı sıra, enerjinin iletimi de en az enerji kaynağına duyulan ihtiyaç kadar önemli olmaktadır. Günümüzde, bilinen kablosuz enerji aktarımı; indüktif eşleşme, rezonans endüktif eşleşme, hava iyonlaştırması, mikrodalga güç iletimi, lazer güç iletimi yöntemleriyle yapılmaktadır. Bu çalışmada, MMIC yükselteç kullanılarak, RF enerji hasatlama devreleri için 2.4 GHz ve 5.8 GHz bantlarında çalışan yükselteç tasarımı gerçekleştirilmiştir. Tasarım yapılırken altdaş malzeme olarak FR-4 kullanılmıştır. Malzeme seçimi yapılırken; ulaşılmasının kolay olması, malzemenin elektriksel tepkilerinin bilinmesi, maliyetinin düşük olması gibi faktörler göz önünde bulundurulmuştur. Alıcı tarafta ise yine FR-4 altdaş malzeme üzerine 2.4 GHz ve 5.8 GHz bantlarında çalışabilen yama anten tasarımı yapılmıştır. Tasarlanan yükseltecin girişine bir güç uygulanarak çıkışından ölçüm yapılmıştır. Tasarlanan antenin spektrum analizör kullanılarak, S11 parametresine bakılmıştır. Tezin amacı; nem algılayıcısı, sıcaklık algılayıcısı, pH algılayıcısı gibi seralarda sıklıkla kullanılan ortam değişkeni algılayıcılarının düşük enerji tüketmesi ve ana merkeze düşük sıklıkta veri göndermesinin yeterli olması nedeniyle, literatürdeki doğrultma çalışmaları referans gösterilerek doğrultulan enerjiden süper kapasitör şarj etmeye yetecek gerilim ve akım miktarının elde edilip edilemeyeceği üzerine tartışılmıştır.

Abstract:
Increasing demand of energy, encouraged people to find new energy sources. In addition to the need of energy, the transmission of energy is at least as important as the energy source. Today, there are several methods for wireless energy transfer, such as inductive coupling, resonance inductive coupling, air ionization, microwave power transmission, laser power transmission methods. In this thesis, amplifiers are designed operating in the bands of 2.4 GHz and 5.8 GHz for RF energy harvesting projects by using MMIC amplifier chip. FR-4 is used for substrate material while choosing this material; factors such as being easy to access, knowing the electrical responses of the material, and low cost were taken into consideration. On the receiver side, patch antennas are designed that operate in 2.4 GHz and 5.8 GHz, on FR-4 substrate material. Power applied to the input of the designed amplifiers and the measured from their outputs. Furthermore, for the antenna the S11 parameter was checked using a spectrum analyzer. The aim of the thesis; Since environmental variable sensors such as humidity sensor, temperature sensor, pH sensor, which are frequently used in greenhouses, consume low energy and are sufficient to send data to the main center with low frequency, it has been discussed whether it is possible to obtain sufficient voltage and current to charge the super capacitor from the rectified energy with reference to the rectification studies in the literature.