满足安全电磁辐射水平要求的分布式天线无线功率传输部署
摘要
无线功率传输(Wireless Power Transfer, WPT)技术的极低效率被视为瓶颈。为应对此问题，直观提出的途径或是增大传输功率，或是改变 WPT 系统的基础设施。然而，在我们试图提升 WPT 效率时，关于用户电磁辐照的至关重要问题却很少被考虑。本文分析并优化了基于分布式天线功率信标(Distributed Antenna Power Beacon, DA-PB)的 WPT 系统，其中这些天线均匀分布于一个圆上，并满足安全电磁辐射水平(safety electromagnetic radiation level, SERL)要求。该模型中，旨在回答三个关键问题：1) 在 SERL 下，用户处收集到的功率性能如何？2) 我们如何配置参数以最大化 WPT 效率？3) 在相同约束下，DA-PB 是否仍比共址天线功率信标(Co-located Antenna PB, CA-PB)具有性能增益？首先，推导了 DA-PB 的最小天线高度，以使充电小区内任意位置的射频(radio frequency, RF)电磁辐射功率密度低于联邦通信委员会(Federal Communications Commission, FCC)发布的 SERL。其次，给出了充电小区内每个用户的平均收集直流(Direct Current, DC)功率在 pass-loss exponent 为 2 和 4 时的闭式表达式。为最大化 WPT 平均效率，推导了当 pass-loss exponent 取典型值 和 时分布式天线单元(distributed antennas elements, DAEs)的最优半径。作为基准，也分析了 CA-PB。仿真结果验证了所推导的理论结果。并且表明，所提出的 DA-PB 确实比 CA-PB 实现了更大的平均收集 DC 功率，并能提高 WPT 效率。
引用
@article{arxiv.1703.02284,
title = {On the Deployment of Distributed Antennas for Wireless Power Transfer with Safety Electromagnetic Radiation Level Requirement},
author = {Chao Zhang and Guanghe Zhao},
journal= {arXiv preprint arXiv:1703.02284},
year = {2017}
}