Riassunto analitico
La rapida evoluzione del mondo delle innovazioni e dello sviluppo, porta ad una crescente necessità di disporre di sistemi di comunicazione efficienti ed affidabili. La comunicazione wireless ha acquisito grande importanza negli ultimi anni ed ha consentito lo sviluppo di nuove tecnologie grazie a circuiti integrati sempre più piccoli e dai consumi energetici limitati. Spesso dunque, le dimensioni dei dispositivi sono particolarmente ridotte dando luogo così alla problematica di come alimentarli. Ciò ha spinto verso la ricerca di nuove potenziali fonti energetiche da impiegare nei dispositivi wireless, andando nella direzione dei dispositivi autosufficienti. In questo contesto si inserisce il concetto di Energy Harvesting (EH): processo attraverso il quale l’energia derivante da fonti alternative viene catturata e convertita in energia elettrica utilizzabile. L’energia che può essere raccolta deriva da fonti rinnovabili, quali: energia solare, energia termica; vibrazioni ed energia a radiofrequenza. L’architettura di questi sistemi prevede un’antenna progettata in maniera tale da raccogliere maggiore energia possibile, un dispositivo di stoccaggio temporaneo dell'energia elettrica, una rete di adattamento (matching network) per massimizzare il trasferimento di potenza e un circuito condizionatore che adatta il voltaggio e la corrente generata al carico in uscita. Tra i sistemi che ricorrono all’EH a RF quelli più noti sono gli RFID ovvero i sistemi di Radio Frequency IDentification; si tratta di una tecnologia che consiste nell'identificazione di oggetti attraverso una trasmissione a radio frequenza. Un sistema RFID è costituito da due componenti principali: un TAG e un lettore (Reader) collegato ad un sistema di elaborazione dati. Il TAG solitamente è costituito da un'antenna e da un circuito integrato avente un proprio codice di identificazione univoco e la logica per il protocollo che gestisce la comunicazione TAG-Reader. I dati ed il codice di identificazione vengono inviati all'antenna del Reader mediante segnali a RF. I TAG cosiddetti passivi raccolgono l'energia dal Reader per poter operare e comunicare ad esso il proprio codice di identificazione univoco; la funzione di estrarre dal segnale ricevuto la componente energetica per l’alimentazione del TAG (EH a RF) è svolta da un circuito di rettificazione opportunamente accoppiato all’antenna. I TAG devono essere a basso costo, conformazionali, di piccole dimensioni e devono garantire un funzionamento corretto indipendentemente dalle proprietà del materiale degli oggetti su cui sono montati. Le proprietà del materiale come permettività, permeabilità e conducibilità, influenzano e modificano l'adattamento di impedenza tra l'antenna del TAG passivo e il chip, dando luogo ad una minore efficienza di estrazione di energia dal segnale proveniente dal Reader. Il cambiamento dell'impedenza dell'antenna del TAG, da parte dei diversi materiali, da quindi luogo ad un mismatch tra l'impedenza dell'antenna e il chip, degradando le prestazioni del TAG. Nella presente Tesi vengono riportati a tal proposito, gli studi sull'alterazione delle prestazioni e delle caratteristiche di un'antenna a dipolo a λ/2, dovute a materiali con differenti valori di permettività elettrica relativa, con cui è a contatto. Viene poi riportata la progettazione di un’antenna a bassa sensibilità ambientale, con configurazione denominata "dual dipole", in grado di far fronte a tale problematica, ossia in grado di limitare la variazione dell'impedenza di ingresso dell'antenna, al fine di garantire un buon adattamento di impedenza con il chip, al variare dei materiali degli oggetti su cui l'antenna stessa è posta.
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