双天线近场无线能量传输的最优天线布置
信息论
2023-11-06 v1 信号处理
math.IT
摘要
通信系统设计当前的趋势促使工作区域从传统的远场转变为辐射近场(菲涅耳)区域。我们研究了在菲涅耳区域视距(line-of-sight, LoS)条件下，为三维长方体房间设计的多输入单输出(multiple-input single-output, MISO)无线能量传输(wireless power transfer, WPT)系统的最优发射天线布置。我们通过考虑菲涅耳区域中电磁波前的球形性质，在假设发射端完美已知信道的情况下，构建了最大化最差可能接收位置处接收功率的优化问题。对于双发射天线情形，我们推导了天线最优放置的闭式表达式，其完全由环境几何决定。若房间中存在远场近似成立的位置，所提布置可退化为远场解。该解析解通过仿真得到验证。此外，量化了最差性能位置处的最大接收功率，并给出了相对于最优远场解的功率增益。对于所考虑的长方体环境，我们表明分布式天线系统在菲涅耳区域最优，而共置天线架构在远场理想。
引用
@article{arxiv.2210.17471,
title = {Optimal Antenna Placement for Two-Antenna Near-Field Wireless Power Transfer},
author = {Kenneth MacSporran Mayer and Laura Cottatellucci and Robert Schober},
journal= {arXiv preprint arXiv:2210.17471},
year = {2023}
}
备注
7 pages, 3 figures, six page version of this paper has been submitted to IEEE ICC 2023