Способ изготовления ректенны



Способ изготовления ректенны
Способ изготовления ректенны

 


Владельцы патента RU 2504888:

Закрытое акционерное общество "НТК" (RU)

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в системах беспроводной передачи энергии на расстояние. Технический результат - повышение эффективности приема энергии в тепловом диапазоне ректенн. Для этого формируют решетку приемных элементов из диодов и пересекающихся проводников, подсоединенных своими концами к двум разнополярным шинам сбора постоянного тока, некоторые проводники выполняют в виде диэлектрической нити, на внешнюю поверхность которой последовательно с взаимным перекрытием наносят кольцевой слой металла, затем - кольцевой слой диэлектрика, затем - кольцевой слой другого металла, и вновь - кольцевой слой первого металла для формирования последовательной цепи диодов МДМ структуры, при этом формирование решетки обеспечивают путем взаимного переплетения указанных нитей. 2 ил.

 

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в системах беспроводной передачи энергии на расстояние для повышения эффективности ректенн.

Цель изобретения - повышение эффективности работы за счет упрощения настройки при одновременном удешевлении массового производства.

Известен способ соединения приемно-выпрямительных ячеек ректенны по патенту РФ №1814746 от 05.10.1989, согласно которому формируют решетку приемных элементов из диодов и проводников в виде кольцевых зон, ячейки соединяют в группы параллельно, а группы соединяют последовательно к двум разнополярным шинам сбора постоянного тока. Известный способ обеспечивает эффективную работу ректенны в СВЧ диапазоне, но в области инфракрасного и видимого излучения малоэффективен ввиду невозможности настройки ректенны в резонанс с частотой воспринимаемого излучения.

Известен способ изготовления ректенны, согласно которому решетку проводящих элементов изготавливают в виде вибраторов из колинеарно расположенных полых проводящих труб с вырезами, в которых установлены диоды (А.С. СССР №1628133 от 29.07.1988). Данный способ позволяет значительно повысить надежность ректенны за счет упрощения конструкции, но он неприемлем для приема энергии в тепловом диапазоне излучений ввиду технологических трудностей изготовления труб нужного размера.

Известен способ передачи энергии в вакууме, согласно которому прием энергии ведут в ректенне с использованием большого количества диодов Шоттки и проводников, связанных с диодами в решетку приемных элементов (Brown W.C. The Technology and Application of Free Space Transmission by Microwave Beam. Proceedings IEEE, v.62, N1, January, 1974). Недостатком указанного способа является использование диодов Шоттки как наиболее ненадежных элементов технологии приема энергии.

Известен способ изготовления ректенны, согласно которому формируют решетку приемных элементов из диодов и пересекающихся проводников, подсоединенных своими концами к двум разнополярным шинам сбора постоянного тока (А.С. СССР №1094110 от 01.02.1983). Известный способ выбран в качестве прототипа изобретения. Его недостатком является невозможность использования ректенны для приема энергии теплового диапазона частот.

Техническим результатом изобретения является повышение эффективности приема энергии в тепловом диапазоне за счет минимизации геометрических размеров приемных элементов при одновременном повышении надежности выпрямительных диодов.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе изготовления ректенны, согласно которому формируют решетку приемных элементов из диодов и пересекающихся проводников, подсоединенных своими концами к двум разнополярным шинам сбора постоянного тока, по крайней мере, некоторые проводники выполняют в виде диэлектрической нити, на внешнюю поверхность которой последовательно с взаимным перекрытием наносят кольцевой слой металла, затем - кольцевой слой диэлектрика, затем - кольцевой слой другого металла, и вновь - кольцевой слой первого металла для формирования последовательной цепи диодов МДМ структуры, при этом формирование решетки обеспечивают путем взаимного переплетения указанных нитей.

Диэлектрическая нить, например, из капрона, лавсана, базальта и других материалов обладает весьма высокой механической прочностью, что позволяет при изготовлении ректенны отказаться от подложки. Сама решетка из диэлектрических нитей является несущим элементом конструкции и может быть использована для формирования ректенны значительных геометрических размеров.

Нанесение на внешнюю поверхность нити последовательных кольцевых слоев из металла (например, золота), диэлектрика (например, сульфида кадмия) и вновь металла (например, индия) обеспечивает создание структуры диэлектрического диода, который также называют МДМ диодом (см. Гранитов Г.И. Физика полупроводников и полупроводниковые приборы. Учебник для техникумов. Издательство «Советское радио», Москва, 1977 г. Рис.2.4).

Такие кольцевые по геометрической конструкции МДМ диоды образуют вдоль диэлектрической нити последовательную диодную цепь. Эти цепи соединяют параллельно в электрическом смысле к сборным шинам. И связывают между собой одним из способов переплетения нитей, например наподобие сетки рабицы, или другим способом переплетения нитей, которые применяются при производстве текстиля и трикотажа. В результате ректенну можно ткать или вязать, как трикотаж.

Из полученного в результате вязки полотнища можно изготавливать оболочки и конструкционные несущие элементы, которые найдут применение в космической технике.

Изобретение поясняется чертежами, на которых: на Фиг.1 показана диэлектрическая нить с напыленными слоями в разрезе. На фиг.2 показана часть ректенны.

Пример реализации способа.

Диэлектрическую нить 1 покрывают последовательно накладываемыми с перекрытием слоями. Слой золота 2 (анод) покрыт слоем сульфида кадмия 3. Затем нанесен слой индия 4 (катод), который покрыт слоем золота 5. Далее покрывающие нить 1 слои следуют в указанном порядке. Взаимные перекрытия слоев формируют диодные зоны 6, в которых образована МДМ структура диода.

Кольцеобразные слои золота 2 обеспечивают нити 1 необходимую для последующего плетения ректенны гибкость. После покрытия нитей 1 слоями металлов и диэлектрика их присоединяют к анодной шине 7, со стороны первого по нити золотого кольца, переплетают между собой, например наподобие рабицы, и соединяют с катодной шиной 8 индиевым кольцом.

В результате переплетения нитей 1 возникают диодные мосты по контурам образующихся ячеек 9. Эти мосты способствуют уравниванию потенциалов по плоскости ректенны и позволяют перераспределять токи в обход поврежденных нитей и соединений. Тем самым повышается надежность ректенны в целом. Кроме того, повышается технологичность изготовления, поскольку обеспечивается исключение из электрической цепи случайно образованных кольцевых контуров, замкнутых накоротко при формировании ректенны. Шины 7 и 8 соединены приспособлением для взаимного перемещения последних в виде, например, гидроцилиндра 10 со штоком 11, которые присоединены соответственно к шине 7 и шине 8. Раздвигая и сближая шины 7, 8 гидроцилиндром 10 относительно друг друга, возможно увеличивать и уменьшать геометрические размеры ячеек 9, что позволяет производить настройку ректенны на предпочтительную частоту воспринимаемого излучения. Кроме того, поскольку каждая из нитей 1 имеет форму спирали, обеспечивается объемный резонанс токов в нити, что позволяет воспринимать энергию волны с любого направления и любой поляризации с повышенным кпд относительно плоского в плане прототипа.

Способ изготовления ректенны, согласно которому формируют решетку приемных элементов из диодов и пересекающихся проводников, подсоединенных своими концами к двум разнополярным шинам сбора постоянного тока, отличающийся тем, что, по крайней мере, некоторые проводники выполняют в виде диэлектрической нити, на внешнюю поверхность которой последовательно с взаимным перекрытием наносят кольцевой слой металла, затем - кольцевой слой диэлектрика, затем - кольцевой слой другого металла, и вновь - кольцевой слой первого металла для формирования последовательной цепи диодов МДМ структуры, при этом формирование решетки обеспечивают путем взаимного переплетения указанных нитей.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к технике генерации электромагнитного излучения с перестройкой частоты генерации в широком интервале значений и может быть использовано в системах локации, передачи энергии на большие расстояния.

Группа изобретений относится к устройствам подачи энергии для транспортного средства. Каждое из устройств содержит формирователь высокочастотной энергии.

Использование: в области электротехники. Технический результат - повышение надежности и эффективности.

Изобретение относится к системам беспроводной передачи энергии. .

Изобретение относится к системам передачи электроэнергии. .

Изобретение относится к области электрорадиотехники, а более конкретно - к системам и компонентам, предназначенным для беспроводной передачи энергии. .

Ректенна // 2505907
Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в системах беспроводной передачи энергии на расстояние. Технический результат - повышение эффективности приема энергии в тепловом диапазоне ректенн. Ректенна содержит диоды и решетку приемных элементов, выполненную в виде пересекающихся проводников, подсоединенных своими концами к двум разнополярным шинам сбора постоянного тока и образующих при пересечении систему квадратных ячеек, приспособление для упругой деформации ячеек, некоторые проводники выполнены в виде диэлектрической нити, на внешнюю поверхность которой последовательно, с взаимным перекрытием нанесены кольцевые слои металла, диэлектрика и другого металла, взаимные контакты которых образуют структуру МДМ диода, при этом приспособление для упругой деформации ячеек связано с шинами для обеспечения возможности взаимного перемещения последних. 2 ил.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для обеспечения гарантированного беспроводного питания и зарядки различных устройств, например для беспроводной зарядки маломощных электроприборов (телефон, фотоаппарат, камеры, игрушки, сувениры), в квартире, офисе, общественном здании. Техническим результатом является повышение эффективности системы. Беспроводная зарядная система для маломощных потребителей электрической энергии содержит зарядную станцию с излучателем (1) и приемник потребителя электрической энергии, выполненные с катушками, работающими с использованием обратной связи. Катушка излучателя выполнена с двумя обмотками (15 и 16), длина провода которых кратна λ/4, где λ - используемая длина волны, при этом приемник состоит из колебательного контура, включающего в себя параллельно соединенные спиральную плоскую катушку (6) с длиной провода, кратной λ/4 или λ/2, и настроечный конденсатор (7), через управляемый выпрямитель (8) последовательно соединенный с накопительным конденсатором (10), с широтно-импульсным модулятором (9) и контроллером (11), который соединен с генератором (12) импульсов и аккумулятором (14). 15 з.п.ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к способам беспроводной передачи электроэнергии. Технический результат - возможность передавать магнитную индукцию в непроводящей газовой среде дистанционно, без использования специально сооружаемых для этого магнитопроводов. Такой средой может являться атмосферный воздух. При этом полученное устройство является установкой беспроводной передачи электроэнергии, так как передаваемая магнитная индукция может носить переменный или прерывистый характер, которая будет наводить в объекте, или на индуктивных катушках, расположенных непосредственно на объекте либо вблизи него, электродвижущую силу. Устройство может быть применено для дистанционного разогрева объектов из магнитного материала, например стали. Устройство включает в себя применение лазерных установок значительной мощности и создание с помощью них магнитопроводящего канала в диэлектрической газовой среде, например, такой как воздух, при этом используется процесс фотоионизации. 3 ил.

Изобретение относится к электротехнике, к системам передачи энергии. Технический результат состоит в повышении эффективности передачи электроэнергии. В системе передачи электроэнергии генератор частоты выводит электроэнергию электрического сигнала, имеющего приблизительно такую же частоту, что и резонансная частота резонансного элемента, для резонансного элемента через возбуждаемый элемент. Резонансный элемент представляет собой элемент, имеющий импеданс и емкость, и генерирует магнитное поле посредством электрического сигнала, выводимого из генератора частоты. Схема связи по магнитному полю представляет собой схему, имеющую такую же резонансную частоту, что и у резонансного элемента, и становится связанной с резонансным элементом посредством резонанса магнитного поля. Схема связи по магнитному полю обеспечивает связь по магнитному полю также с другим резонансным элементом и передает электроэнергию из указанного резонансного элемента в другой резонансный элемент. Другой резонансный элемент выводит электроэнергию, переданную через схему связи по магнитному полю, в схему выпрямителя через возбуждаемый элемент. 5 з.п.ф-лы, 12 ил.

Изобретение относится к бесконтактному питающему оборудованию. Технический результат - предотвращение избыточного потребления энергии и исключение потребности в контроллере переключения. Для чего первичная сторона включает в себя устройство (11) питания постоянного тока, питающее устройство (12) и блок (13) питания, а вторичная сторона включает в себя приемный блок (15). Питающее устройство (12) включает в себя: изолирующий трансформатор (24), включающий в себя первичную обмотку (22) с выводом (22а) средней точки, питаемым постоянным током, и вторичную обмотку (23), соединенную с блоком (13) питания; резонансный конденсатор (25), соединенный параллельно со вторичной обмоткой (23) изолирующего трансформатора (24), первый диод (26) и первый стабилитрон (29), которые соединены с одним концом (22b) первичной обмотки (22); второй диод (27) и второй стабилитрон (32), которые соединены с другим концом (22с) первичной обмотки (22); первый транзистор (35), соединенный с первым диодом (26), второй транзистор (36), соединенный со вторым диодом (27). 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 7 ил.

Использование: в области электротехники для доставки энергии на космические объекты в непрерывном режиме. Технический результат - расширение возможностей энергообеспечения космических объектов. Система включает расположенные на носителе источник электромагнитного излучения и антенну слежения и фокусировки на объекте генерируемого источником излучения, при этом источником служит генератор, генерирующий 2-3-миллиметровое электромагнитное излучение мегаваттной (0,5-1 МВт) мощности, в качестве антенны использована быстро перестраиваемая адаптивная излучающая антенна с системой управления, формирующая узконаправленный пучок электромагнитного излучения с гауссовым распределением плотности мощности и обеспечивающая непрерывную фокусировку этого пучка на космическом объекте, с угловой скоростью перемещения не менее 0,01 рад/сек, причем генератор и антенна размещены на носителе, способном поднять генератор, антенну с системой управления и средства обеспечения энергопитания на высоты выше границы флуктуации атмосферы. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к способам и устройствам для передачи электрической энергии. В способе передачи электрической энергии между источником и потребителем энергии с использованием в качестве проводящего канала трубопровода с жидким веществом путем формирования в электроизоляционной оболочке трубопровода электропроводящего канала из вещества в жидкой фазе и создания резонансных колебаний повышенной частоты в цепи, состоящей из высокочастотного преобразователя, повышающего резонансного трансформатора Тесла, электропроводящего канала из электроизолированного трубопровода с жидким веществом, понижающего резонансного трансформатора Тесла, передачи электрической энергии вдоль проводящего канала к понижающему резонансному трансформатору Тесла, понижения потенциала высоковольтных колебаний и передачи энергии через инвертор к нагрузке, электрическую энергию передают по трубопроводу, установленному в водной среде, электроизолированную оболочку трубопровода с внутренним встроенным экраном заполняют водой с повышенным содержанием соли, опускают трубопровод в водную среду и соединяют начало и конец проводящего канала изолированными кабелями с высоковольтными выводами повышающего и понижающего трансформатора Тесла. Также раскрыто устройство для передачи электрической энергии. Изобретение обеспечивает снижение затрат на передачу электроэнергии за счет исключения опор, проводов, изоляторов, кабелей, а также повышение КПД передачи электрической энергии. 2 н. и 18 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к аппаратуре беспроводной передачи энергии транспортному средству. Технический результат - устранение необходимости наличия датчика расстояния между передатчиком и приемником энергии. Устройство энергоснабжения генерирует энергию, имеющую предварительно заданную частоту. Первичная работающая на собственной резонансной частоте катушка передает энергию бесконтактным образом вторичной работающей на собственной резонансной частоте катушке, посредством резонирования с вторичной работающей на собственной резонансной частоте катушкой через электромагнитное поле. Датчик энергии детектирует отраженную энергию в устройство энергоснабжения. Устройство связи принимает состояние приема энергии транспортного средства. ECU оценивает величину позиционного рассогласования вторичной работающей на собственной резонансной частоте катушки относительно первичной работающей на собственной резонансной частоте катушки на основе состояния приема энергии транспортного средства и отраженной энергии с использованием соотношения, полученного заранее, между состоянием приема энергии и отраженной энергией и величиной позиционного рассогласования. 3 н. и 10 з.п. ф-лы,7 ил.

Изобретение основано на оптическом соединении высоковольтного источника Тесла с потребителем электрической энергии путем направления лазерного луча на потребитель электрической энергии, фотоионизации атмосферы на пути распространения лазерного луча путем увеличения энергии лазерного излучения до энергии фотоионизации составляющих атмосферного воздуха в лазерном луче и после образования в лазерном луче токопроводящего канала - резонансной передаче по нему электрической энергии напряжением десятки ÷ сотни киловольт с использованием резонансного трансформатора Тесла. Технический результат заключается в снижении затрат лазерной энергии на ионизацию воздушной среды и повышении коэффициента передачи электрической энергии по лазерному лучу. При этом токопроводящий канал в атмосфере создают импульсным многочастотным лазерным излучением с периодом следования импульсов, большим времени релаксации плазмы в лазерном луче, разность соседних частот многочастотного лазерного излучения выбирают равной или кратной соответствующим частотам Фраунгоферовых линий поглощения электромагнитного излучения молекулами и/или атомами атмосферного воздуха, длительность лазерных импульсов выбирают не меньшей времени распространения потенциальной волны вдоль лазерного луча, а резонансную частоту передачи высоковольтного напряжения по токопроводящему каналу выбирают в диапазоне единицы ÷ десятки кГц и синхронизируют ее с частотой следования лазерных импульсов. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к бесконтактной подаче питания и включает в себя вторичную обмотку, к которой подается питание из первичной обмотки посредством источника питания переменного тока. Характеристика абсолютного значения импеданса Z1 относительно частоты имеет частоту составляющей основной волны источника питания переменного тока, расположенную между частотой, при которой существует локальный максимум и которая является ближайшей к частоте составляющей основной волны источника питания переменного тока, и частотой, при которой существует локальный минимум и которая является ближайшей к частоте составляющей основной волны. Характеристика абсолютного значения импеданса Z2 относительно частоты имеет частоту составляющей основной волны, расположенную между частотой, при которой существует локальный максимум и которая является ближайшей к частоте составляющей основной волны источника питания переменного тока, и частотой, при которой существует локальный минимум и которая является ближайшей к частоте составляющей основной волны. Здесь Z1 указывает импеданс только первичной стороны при просмотре с выходной стороны источника питания переменного тока, и Z2 указывает импеданс только вторичной стороны при просмотре со стороны нагрузки, которая должна быть соединена со вторичной обмоткой. Технический результат - повышение эффективности подачи питания. 6 з.п. ф-лы, 32 ил.
Наверх