射频能量收集印刷天线仿真模型中长丝机织物结构简化方法及有效性

作     者：郑聪 胡吉永 蒋金华 ZHENG Cong;HU Jiyong;JIANG Jinhua

作者机构：东华大学纺织学院上海201620 东华大学纺织面料技术教育部重点实验室上海201620 东华大学上海市现代纺织前沿科学研究基地上海201620 

基　　金：上海市自然科学基金项目(22ZR1400800 20ZR1400500) 

出 版 物：《丝绸》 (Journal of Silk)

年 卷 期：2024年第61卷第7期

页      码：36-46页

摘      要：获得仿真精确度高且计算成本低的仿真模型是高效设计织物基丝网印刷射频能量收集天线的基础。本文构建了长丝机织物天线基底的几种不同简化结构特征的仿真模型,采用HFSS仿真软件模拟了织物仿真模型与电磁波的相互作用,且以孔隙率和粗糙度为变量参数化分析了具有不同仿真结构基底的天线性能差异,并实际制备了几种不同简化结构基底的天线。结果表明:通过对比反射率和透射率发现,细观交织结构可以等效为具有孔洞和/或凹凸结构模型,均匀结构模型基底的天线辐射性能、增益及效率都显著偏高。进一步以射频能量收集为场景的模型有效性及验证结果表明,仿真模拟结果与实际测试结果吻合良好,且不同简化结构基底的天线性能也无显著性差异。在超高频范围内,不同简化结构基底的天线最大传输距离达220 cm,在1 m处的单位面积接收信号强度在8.442 mW/cm^(2)以上,天线输出电压和能量转换效率可分别达135 mV、60%。因此,为节约计算成本,就孔隙率不超过30%且粗糙度在5.39μm以下的长丝平纹机织物基底,在丝网印刷超高频射频能量收集天线仿真模拟中可将其等效为均匀介质模型。

主 题 词：射频能量收集 天线 织物基底 仿真模型 织物结构 孔隙率 传输距离 

学科分类：0821[工学-兵器类] 08[工学] 082101[082101] 

核心收录：

D　O　I：10.3969/j.issn.1001-7003.2024.07.004

馆 藏 号：203128392...