Studies

Recently, with the rapid development of IoT technologies, more and more sensors are being created and manufactured to monitor the environment and transmit data to the cloud. Often, these sensors are required to be wireless, but servicing them can be challenging when their batteries need to be replaced. For this reason, alternative methods for battery replacement are being sought after. One such alternative is energy harvesting from wireless communication networks. Although the power density of the microwave signals in the environment is relatively low, it is expected that enough energy can be collected through this method for low-power sensors. Since 2019, over 10,000 articles and conference papers have been published with the keyword "WiFi energy harvesting," indicating that this topic is current and widely studied worldwide.

 

During the doctoral thesis, the researcher will investigate various microwave energy harvesting systems. The research conducted during the studies could be divided into two directions: 1) traditional methods, where the system consists of a microwave antenna, impedance matching circuit, and microwave rectifier, and 2) metamaterial systems, where traditional antennas and impedance circuits are replaced by various metamaterial structures. This approach is expected to reduce the size of the system and increase its efficiency.

Pastaruoju metu stipriai besivystant IoT technologijoms yra kuriama ir gaminama vis daugiau įvairių jutiklių, kurie stebi aplinką ir duomenis perduoda į serverius. Pageidautina, kad tokie jutikliai būtų autonominiai (belaidžiai), tačiau jų aptarnavimas kelia rūpesčių, kai tenka keisti jų baterijas. Dėl šios priežasties yra ieškoma būdų ir galimybių kuo pakeisti baterijas. Viena iš tokių alternatyvų yra energijos rinkimas (energy harvesting) iš bevielio ryšio tinklų. Nors mikrobangų galios tankio fonas esantis aplinkoje yra palyginti mažas, tačiau būtų galima tikėtis, kad tokiu būdu galima surinkti pakankamai energijos įvairiems mažai energijos vartojantiems jutikliams. Nuo 2019 metų buvo atspausdinta virš 10 000 straipsnių ir konferencijos darbų su raktažodžiu „WiFi energy harvesting“, kas rodo kad ši tema pasaulyje yra aktuali ir plačiai nagrinėjama.

Disertacijos metu doktorantė (-as) tyrinėtų įvairias mikrobangų energijos rinkimo sistemas. Numatomus tyrimus būtų galima suskaidyti į dvi kryptis: 1) tradiciniai energijos surinkimo metodai, kai sistema sudaryta iš mikrobanginės antenos, impedanso derinimo grandinės ir mikrobangų lygintuvo, ir 2) metamedžiagų pagrindu kuriamos sistemos, kuomet yra atsisakoma tradicinių antenų ir impedanso grandinių jas pakeičiant įvairiomis metamedžiagų gardelėmis. Tokiu būdu siekiant sumažinti sistemos matmenis ir padidinti jos veikimo efektyvumą.