本篇研究论文探讨了如何高效地从环境中普遍存在的低功率密度电磁波中收集能量,并将这一概念应用于无线能量收集技术。以下是从标题、描述和部分内容中提取的相关知识点。 知识点一:无线能量收集与环境电磁波 在我们的生活环境周围,由于无线通信技术的发展(如电视、广播、蜂窝通信、无线局域网(WLAN)和Wi-Fi等),到处充斥着低功率密度的电磁波。这些电磁波的能量可以用来为电子设备(例如RFID标签和传感器)供电,达到节能减排的目的。 知识点二:表面等离子体的子波长局限性 表面等离子体(Surface Plasmons, SPs)不受到衍射极限的限制,可以对电磁波实现亚波长的限制。这一特性使得SPs在电磁能量收集领域具有重要的潜在应用价值,因此吸引了研究人员极大的兴趣。 知识点三:表面等离子体的传统激发方式及其效率限制 传统上,表面等离子体是通过大型光栅或介质棱镜激发的,但是转换效率相对较低,这限制了其在实际应用中的效能。因此,研究人员一直在寻找高效地将电磁波耦合进SPs的方法。 知识点四:超表面的电磁波转换能力 超表面是一种新型材料,其特点是具有特殊的电磁响应能力。本文提出了一种基于等离子超表面的高增益、微型接收天线结构,该结构由两部分组成:一维相位梯度超表面,包括一个由金属螺旋状阵列组成的部分,能够将引导波转换为表面波,并且效率很高;以及另一部分一维相位梯度超表面,它能够将表面平面波转换为空间波。通过仿真结果展示,所提出的结构可以作为一个用于高效电磁能量收集的高增益、微型接收天线。 知识点五:研究论文的组织结构 论文首先介绍了研究背景,解释了环境中的低功率密度电磁波以及其用于节能减排的可能性。然后,文章探讨了表面等离子体的传统激发方式及其限制,以及研究人员如何寻求有效的电磁波耦合方式。接着,论文详细介绍了作者提出的基于等离子超表面的接收天线设计,以及其在无线能量收集中的应用。 知识点六:研究的背景和重要性 文章还提到了研究的背景,即无线通信技术的普及导致了无线能量收集领域中对提高能量转换效率的迫切需求。该领域的研究不仅可以为低功耗设备的供电提供新的解决方案,而且对于推动无线通信技术的进步具有重要意义。 知识点七:作者团队与机构背景 论文作者来自两个不同的研究机构:上海大学的特种光纤与光接入网络重点实验室,以及东南大学的毫米波国家重点实验室。这些机构代表了中国在无线通信和电磁波研究方面的高水平科研力量。 综合来看,该研究论文不仅提出了一个新的电磁波收集技术模型,而且通过理论仿真验证了其在无线能量收集领域的有效性,为未来的相关技术研究和应用提供了基础性的研究材料。
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