| Title: | Программно-конфигурируемое устройство и переключаемая поляризационно-разнесенная антенная система для повышения эффективности сбора энергии Wi-Fi в устройствах интернета вещей |
| Authors: | Андрейчук, А. О. |
| Keywords: | материалы конференций;сенсорные узлы;программно-конфигурируемые передатчики энергии;патч-антены |
| Issue Date: | 2026 |
| Publisher: | БГУИР |
| Citation: | Андрейчук, А. О. Программно-конфигурируемое устройство и переключаемая поляризационно-разнесенная антенная система для повышения эффективности сбора энергии Wi-Fi в устройствах интернета вещей / А. О. Андрейчук // Информационные радиосистемы и радиотехнологии : сборник материалов научно-технической конференции, Минск, 9–10 июня 2026 г. / Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники ; редкол.: В. А. Богуш [и др.]. – Минск, 2026. – С. 258–263. |
| Abstract: | Стремительное распространение устройств интернета вещей сталкивается с фундаментальным
ограничением, связанным с энергопитанием распределенных сенсорных узлов. Предшествующие исследования
показали, что использование стандартного Wi-Fi трафика для сбора энергии ограничено низкой скважностью
сигнала, обусловленной протоколами случайного доступа к среде. Настоящая работа предлагает
двухкомпонентное решение данной проблемы. Во-первых, разработан специализированный программно-конфигурируемый передатчик энергии на базе микроконтроллера ESP32-S3, генерирующий непрерывный
оптимизированный сигнал в ISM-диапазоне 2,4 ГГц. Во-вторых, предложена конструкция многоканальной ректенны с перестраиваемой диаграммой направленности на основе RF-переключателя ADG902 и двух патч-антенн с ортогональной поляризацией. Экспериментально подтверждено, что применение разработанного
устройства позволяет сократить время заряда накопительного конденсатора емкостью 1000 мкФ до порогового
напряжения 3,0 В на расстоянии 5 метров в 4,2 раза по сравнению со стандартной точкой доступа.
Интеллектуальная антенная система обеспечивает снижение глубины замираний на 62% и увеличение
стабильности выходного напряжения выпрямителя. Совместное применение предложенных решений позволило
достичь устойчивой работы IoT-датчика на удалении 7 метров от источника питания без использования
гальванических элементов. |
| Alternative abstract: | The rapid proliferation of Internet of Things devices faces a fundamental limitation related to power supply for
distributed sensor nodes. Previous studies have shown that the use of standard Wi-Fi traffic for energy harvesting is
limited by the low signal duty cycle caused by random medium access protocols. This paper proposes a two-part solution
to this problem. First, a specialized software-defined power transmitter based on the ESP32-S3 microcontroller is
developed, generating a continuous optimized signal in the 2.4 GHz ISM band. Second, a multichannel rectenna with a
tunable radiation pattern is proposed based on the ADG902 RF switch and two patch antennas with orthogonal
polarization. It is experimentally confirmed that the use of the developed device reduces the charging time of a 1000 μF
storage capacitor to a threshold voltage of 3.0 V at a distance of 5 meters by 4.2 times compared to a standard access
point. The intelligent antenna system reduces fading by 62% and improves the rectifier's output voltage stability. The
combined use of these solutions enabled the IoT sensor to operate reliably at a distance of 7 meters from the power source
without the use of galvanic cells. |
| URI: | https://libeldoc.bsuir.by/handle/123456789/64464 |
| Appears in Collections: | Информационные радиосистемы и радиотехнологии (2026)
|
