การเพิ่มประสิทธิภาพระบบเก็บเกี่ยวพลังงานไร้สายย่านความถี่วิทยุด้วยวิธีอภิวัสดุ

Abstract

วิทยานิพนธ์นี้ได้เสนอการปรับปรุงประสิทธิภาพระบบเก็บเกี่ยวพลังงานคลื่นความถี่วิทยุด้วยโครงสร้างอภิวัสดุและสามารถนํากำลังไฟฟ้าที่ได้ไปเป็นแหล่งจ่ายพลังให้กับโหลดหรืออุปกรณ์ในระบบ Internet of thing (IoT) system ในโครงงานนี้มุ่งเน้นไปที่การศึกษาและการออกแบบโครงสร้างของอภิวัสดุเพื่อใช้ในการปรับปรุงประสิทธิภาพระบบเก็บเกี่ยวพลังงานไร้ สายจากคลื่นความถี่วิทยุที่ 2.45 GHz (ISM band) สายอากาศแบบไมโครสตริปถูกนํามาใช้สําหรับวิทยานิพนธ์นี้สําหรับโครงสร้างอภิวัสดุที่ถูกนํามาใช้สําหรับเพิ่มประสิทธิภาพในระบบเก็บเกี่ยวพลังงานไร้สายมี 2 แบบ คือ 1) โครงสร้างอภิวัสดุแบบตัวนําแม่เหล็กเทียม (Artificial magnetic conductor: AMC) ซึ่งถูกออกแบบให้วางไว้ที่ด้านหลังของสายอากาศภาครับ เพื่อใช้ในการสะท้อนกลับในรูปแบบการเสริมเฟสทําให้ความเข้มของการแพร่กระจายคลื่นอัตราการขยายและประสิทธิภาพของสายอากาศเพิ่มขึ้น และ 2)โครงสร้างอภิวัสดุแบบตัวกำทอนแบบวงแหวนแยก Multiple split-ring resonators (MSRR) ซึ่งเป็นโครงสร้างที่มีดัชนีการหักเหเป็นค่าลบ ถูกออกแบบให้วางไว้ด้านหน้าของสายอากาศภาครับ ซึ่งคุณลักษณะของโครงสร้างนี้ช่วยลดการจางหายของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า สําหรับการออกแบบโครงสร้างอภิวัสดุทั้งสองเราได้จําลองและวิเคราะห์ คุณลักษณะ โดยใช้โปรแกรม CST Microwave studio จากนั้นได้ทําการทดลองด้วยการนําระบบที่มีและไม่มีโครงสร้างอภิวัสดุมาเปรียบเทียบกัน ซึ่งผลลัพธ์แสดงให้เห็นว่า โครงสร้างอภิวัสดุสามารถปรับปรุงประสิทธิภาพให้กับระบบเก็บเกี่ยวพลังงานไร้สายได้ถึง 26.37%