Rekabentuk dan prestasi antena MEMS penuai tenaga mikro frekuensi radio bagi peranti elektronik berkuasa rendah

Abstract

Tenaga ambien Frekuensi Radio (RF) menjadi pilihan sebagai sumber tenaga hijau bagi sistem penuaian tenaga kerana kewujudan isyarat gelombang elektromagnetik yang sentiasa ada di persekitaran tanpa melibatkan kos. Tenaga RF ini adalah sangat rendah kebiasaannya kurang daripada 190 μW. Namun, antena perlu membekalkan kuasa yang mencukupi kepada sistem penuaian tenaga RF bagi menghidupkan peranti elektronik berkuasa rendah. Oleh itu, antena perlu direkabentuk bagi menangkap dan memindahkan tenaga kepada litar penuai tenaga mikro RF bagi membekalkan kuasa yang optimum kepada peranti elektronik tersebut. Rekabentuk antena mikrojalur menggunakan proses teknologi fabrikasi Mikro Elektro Mekanik (MEMS) adalah pilihan paling sesuai kerana bersaiz kecil, ringan dan berprestasi tinggi. Rekabentuk antena MEMS ini menggunakan perisian Computer Simulation Technology-Microwave-Studio (CST-MWS). Perbandingan telah dilakukan bagi empat jenis antena iaitu mikro-mesin permukaan silikon, mikro-mesin pukal silikon dengan rongga udara, mikro-mesin permukaan kaca dan RT/Duroid 5880 sebagai rujukan. Hasil simulasi menunjukkan antena mikro-mesin permukaan kaca bersaiz paling kecil berbanding tiga antena yang lain. Kehilangan balik antena ini juga adalah lebih baik iaitu meningkat sebanyak 55.1% dan 5.6% berbanding masing-masing, antena mikro-mesin permukaan silikon dan antena konvensional RT/Duroid. Antena ini juga mempunyai lebar jalur yang besar iaitu 117 MHz, gandaan melebihi 5 dB dan pengarahan melebihi 5 dBi. Antena mikro-mesin permukaan kaca telah berjaya difabrikasi menggunakan teknologi MEMS yang menghasilkan antena lutsinar bersaiz (L/W) 19 mm x 19 mm. Antena MEMS yang bersaiz kecil ini sangat sensitif dan sangat berkesan bagi menangkap isyarat ambien RF dan berkebolehan membekalkan kuasa yang mencukupi kepada sistem penuai tenaga RF.