Analisis prestasi penuai tenaga mikro frekuensi radio berkuasa rendah menggunakan antena MEMS bagi rangkaian sensor tanpa wayar

Abstract

Kebelakangan ini, terdapat kecenderungan minat yang semakin meningkat dari para penyelidik menggunakan tenaga ambien bagi menghidupkan peralatan elektronik menggunakan pelbagai teknik penuaian tenaga. Penuaian tenaga mikro adalah teknik yang berpotensi untuk menukar tenaga ambien dari persekitaran kepada tenaga elektrik. Rangkaian sensor tanpa wayar memerlukan sumber tenaga elektrik yang berterusan untuk mengaktifkannya dan sumber tenaga ambien frekuensi radio (RF) yang sentiasa wujud dipersekitaran sangat sesuai digunakan. Oleh itu, penuai tenaga mikro RF yang direkacipta dan dibangunkan terdiri dari litar padanan galangan, pendarab voltan dan litar pengatur tidak memerlukan sumber tenaga luar untuk mengaktifkannya. Litar penuai tenaga mikro RF ini dibina dan disimulasi menggunakan perisian PSPICE dengan menyambungkan perintang beban 1 MΩ. Pada kuasa masukan -20 dBm atau 10 μW yang ditangkap oleh antena MEMS, nilai voltan dan arus keluaran yang dihasilkan dalam litar penuai tenaga ini masing-masing adalah 2.36 V dan 1.7 mA. Manakala, peratusan kecekapan maksimum bagi keseluruhan litar penuai tenaga mikro RF ini adalah 55.7%. Nilai kuasa keluaran yang dihasilkan iaitu 40.12 mW adalah lebih tinggi berbanding nilai kuasa masukan iaitu 10 μW. Penuai tenaga mikro RF ini mampu untuk mengaktifkan rangkaian sensor tanpa wayar dengan keperluan arus masukan minimum 1 mA. Susunatur litar bersepadu menggunakan teknologi CMOS 180 nm bagi litar pendarab telah berjaya dibangunkan dengan saiz yang sangat kecil iaitu 22.48 x 56.96 μm2 sebagai pembuktian litar boleh difabrikasi sebagai cip litar bersepadu.