Published November 11, 2016
| Version v1
Publication
Open
Patch Antenna based on a Photovoltaic Cell with a Dual resonance Frequency
- 1. National Engineering School of Tunis
- 2. Tunis El Manar University
Description
The present work was to use photovoltaic solar cells in patch antenna structures. The radiating patch element of a patch antenna was replaced by a solar cell. Direct Current (DC) generation remained the original feature of the solar cell, but additionally it was now able to receive and transmit electromagnetic waves. Here, we used a new patch antenna structure based on a photovoltaic solar cell. It was then used to collect photo-generated current as well as Radio Frequency (RF) transmission. A mathematical model which would serve the minimization of power losses of the cell and therefore the improvement in the conversion efficiency was studied. A simulation allowed analysing the performance of the antenna, with a silicon material, and testing its parameters such as the reflection coefficient (S11), gain, directivity and radiated power. The performance analysis of the solar cell patch antenna was conducted using Advanced Design System (ADS) software. Simulation results for this antenna showed a dual resonance frequency of 5.77 GHz and of 6.18 GHz with an effective return loss of -38.22dB and a gain of 1.59dBi.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
كان العمل الحالي هو استخدام الخلايا الشمسية الكهروضوئية في هياكل هوائيات التصحيح. تم استبدال عنصر التصحيح المشع لهوائي التصحيح بخلية شمسية. ظل توليد التيار المباشر السمة الأصلية للخلية الشمسية، ولكن بالإضافة إلى ذلك أصبح الآن قادرًا على استقبال ونقل الموجات الكهرومغناطيسية. هنا، استخدمنا بنية هوائي رقعة جديدة تعتمد على خلية شمسية ضوئية. ثم تم استخدامه لجمع التيار الناتج عن الصور وكذلك إرسال الترددات الراديوية (RF). تمت دراسة نموذج رياضي من شأنه أن يخدم تقليل خسائر الطاقة في الخلية وبالتالي تحسين كفاءة التحويل. سمحت المحاكاة بتحليل أداء الهوائي، باستخدام مادة السيليكون، واختبار معالمه مثل معامل الانعكاس (S11)، والكسب، والاتجاهية، والطاقة المشعة. تم إجراء تحليل أداء هوائي تصحيح الخلايا الشمسية باستخدام برنامج نظام التصميم المتقدم (ADS). أظهرت نتائج المحاكاة لهذا الهوائي تردد رنين مزدوج قدره 5.77 جيجاهرتز و 6.18 جيجاهرتز مع فقدان عائد فعال قدره -38.22 ديسيبل وكسب 1.59ديسيبل.Translated Description (French)
Le présent travail consistait à utiliser des cellules solaires photovoltaïques dans des structures d'antenne patch. L'élément patch rayonnant d'une antenne patch a été remplacé par une cellule solaire. La génération de courant continu (CC) est restée la caractéristique originale de la cellule solaire, mais elle était également capable de recevoir et de transmettre des ondes électromagnétiques. Ici, nous avons utilisé une nouvelle structure d'antenne patch basée sur une cellule solaire photovoltaïque. Il a ensuite été utilisé pour collecter le courant photo-généré ainsi que la transmission par radiofréquence (RF). Un modèle mathématique qui servirait à la minimisation des pertes de puissance de la cellule et donc à l'amélioration de l'efficacité de conversion a été étudié. Une simulation a permis d'analyser les performances de l'antenne, avec un matériau en silicium, et de tester ses paramètres tels que le coefficient de réflexion (S11), le gain, la directivité et la puissance rayonnée. L'analyse des performances de l'antenne à plaque de cellule solaire a été réalisée à l'aide du logiciel Advanced Design System (ADS). Les résultats de simulation pour cette antenne ont montré une double fréquence de résonance de 5,77 GHz et de 6,18 GHz avec une perte de retour effective de-38,22 dB et un gain de 1,59dBi.Translated Description (Spanish)
El presente trabajo consistió en utilizar células solares fotovoltaicas en estructuras de antena de parche. El elemento de parche radiante de una antena de parche fue reemplazado por una célula solar. La generación de corriente continua (CC) siguió siendo la característica original de la célula solar, pero además ahora era capaz de recibir y transmitir ondas electromagnéticas. Aquí, utilizamos una nueva estructura de antena de parche basada en una célula solar fotovoltaica. A continuación, se utilizó para recoger la corriente fotogenerada, así como la transmisión de radiofrecuencia (RF). Se estudió un modelo matemático que serviría para la minimización de las pérdidas de potencia de la celda y por lo tanto la mejora en la eficiencia de conversión. Una simulación permitió analizar el rendimiento de la antena, con un material de silicio, y probar sus parámetros como el coeficiente de reflexión (S11), la ganancia, la directividad y la potencia radiada. El análisis de rendimiento de la antena de parche de células solares se realizó utilizando el software Advanced Design System (Ads). Los resultados de la simulación para esta antena mostraron una frecuencia de resonancia dual de 5,77 GHz y de 6,18 GHz con una pérdida de retorno efectiva de-38,22 dB y una ganancia de 1,59dBi.Files
pdf.pdf
Files
(1.4 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:91d9a456112b7d7f0461dfc79395e66c
|
1.4 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- تصحيح الهوائي على أساس خلية كهروضوئية ذات تردد رنين مزدوج
- Translated title (French)
- Antenne patch basée sur une cellule photovoltaïque avec une fréquence de résonance double
- Translated title (Spanish)
- Antena de parche basada en una célula fotovoltaica con una frecuencia de resonancia dual
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W2549725584
- DOI
- 10.7716/aem.v5i3.425
References
- https://openalex.org/W1965284252
- https://openalex.org/W1966152242
- https://openalex.org/W2014495411
- https://openalex.org/W2039140584
- https://openalex.org/W2094171460
- https://openalex.org/W2135079909
- https://openalex.org/W2143659542
- https://openalex.org/W2165801111
- https://openalex.org/W2167970611
- https://openalex.org/W2365236949
- https://openalex.org/W2465807610