Conception et réalisation de systèmes de récupération et de transfert d’énergie électromagnétique pour l’autonomie des nœuds communicants de réseaux de capteurs sans fil - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2022

Design and fabrication of rectennas for Wireless Power Transfer (WPT) and RF energy harvesting

Conception et réalisation de systèmes de récupération et de transfert d’énergie électromagnétique pour l’autonomie des nœuds communicants de réseaux de capteurs sans fil

Abdel Hadi Hobballah
  • Fonction : Auteur
  • PersonId : 1221710
  • IdRef : 267372973

Résumé

The work presented in this manuscript concerns the design and the fabrication of rectennas for Wireless Power Transfer (WPT) and RF energy harvesting. These two applications are used in this work for the same objective of making a sensor node energy self-sufficient. This property avoids the charging of batteries on inaccessible sites and limits human intervention. For WPT application, a first rectenna operating at 5 GHz was developed. It consists in a dielectric lens antenna and a RF-DC conversion circuit. The developed rectenna was combined with a DC-DC boost charger to wirelessly charge the battery of a sensor node. This experiment has enabled the battery to be charged with 6 mV/hr. Regarding the RF energy harvesting application, a second rectenna operating at the GSM 900 MHz frequency was developed and used. It consists in a fractal loop antenna and a RF-DC conversion circuit. The ambient RF energy harvesting was carried out with this new rectenna and it has combined with the DC-DC boost to charge the battery of the sensor node. This new experiment showed that the voltage across the battery has increased 1.4 mV/hr.
Les travaux exposés dans ce manuscrit s’inscrivent dans la conception électromagnétique et la réalisation de rectennas pour rendre un nœud de capteurs autonome en énergie : l’utilisation d’une source microonde dont on maîtrise la fréquence et le niveau généré et le moissonnage d’énergie ambiante en particulier aux fréquences GSM. Une première rectenna fonctionnant à 5 GHz a été développée, elle est constituée d’une antenne à lentille diélectrique et d’un circuit de conversion RF-DC. Le système global constitué de l’antenne, du circuit de redressement et d’un convertisseur DC-DC de type boost a été utilisé pour recharger la batterie d’un nœud de capteur. Cette expérience a permis de recharger une batterie de 6 mV/hr. Une deuxième rectenna permettant le moissonnage d’énergie à la fréquence GSM 900 MHz a été développée. Elle est constituée d’une antenne boucle fractale de type Minkowski et d’un circuit de conversion RF-DC. Après sa réalisation et sa mesure, elle a été combinée au dispositif DC-DC pour recharger la batterie du nœud de capteur. Cette deuxième expérience a permis de recharger la batterie de 1,4 mV/hr.
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Origine : Version validée par le jury (STAR)

Dates et versions

tel-03965762 , version 1 (31-01-2023)

Identifiants

  • HAL Id : tel-03965762 , version 1

Citer

Abdel Hadi Hobballah. Conception et réalisation de systèmes de récupération et de transfert d’énergie électromagnétique pour l’autonomie des nœuds communicants de réseaux de capteurs sans fil. Electronique. Université de Limoges, 2022. Français. ⟨NNT : 2022LIMO0134⟩. ⟨tel-03965762⟩
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