Коли антена ловить ВЧ‑сигнал — від RFID‑зчитувача, Wi‑Fi точки, чи з фонового стільникового моря — треба щось зробити з підібраною синусоїдою. Очевидна відповідь — «випрямити її». Складніше питання — як саме.
Підручник пропонує чотири розумні варіанти: однопівперіодний випрямляч на одному діоді, подвоювач напруги Грейнахера, чотиридіодний повноциклий міст, чи багатоступінчастий каскад Кокрофта–Уолтона. Усі чотири зустрічаються у реальних дизайнах. І поводяться вони радикально по‑різному в залежності від доступної потужності — настільки, що легко обрати неправильну топологію, якщо думати лише про схему й забувати про режим роботи.
Тому я зробив інтерактивний інструмент, який ставить усі чотири пліч‑о‑пліч.
Що ви бачите: чотири реальні схеми з анімованими шляхами струму по півхвилях, плюс графік η(P_in) із точкою на кожній кривій у поточній робочій точці. Перетягуйте повзунок P_in від −30 дБм (мікроватний діапазон RFID) до +20 дБм (потужні 100 мВт) і дивіться, як змінюється лідер.
Три речі, які варто закарбувати:
- Нижче приблизно −20 дБм взагалі провідні лише каскад і подвоювач. Мосту потрібні два падіння V_D для протікання струму — це ~240 мВ при V_D = 120 мВ — а на 1 мкВт у 50‑омну антену V_pk виходить лише ~63 мВ. Міст просто заблокований.
- Вище ~+10 дБм кумулятивні втрати каскаду 2N·V_D домінують. Міст виграє простотою: лише 2·V_D загалом, повноциклова робота, готово.
- Однопівперіодний не виграє ніколи й ніде. Ті самі втрати V_D як у подвоювача, але вдвічі менша корисна частина періоду. Перетягніть повзунок і спробуйте знайти точку, де він лідирує — її немає. (У практиці виживає лише тому, що BoM складається з одного діода.)
Точка кросоверу досить чутлива до V_D. Знизьте його з 250 мВ до 100 мВ — це різниця між загальним Шотткі і чимось рівня HSMS‑2850 — і корисний діапазон подвоювача розширюється приблизно на 8 дБ вниз. Саме це часто виправдовує ціну low‑V_D компонентів у дизайнах RF energy harvesting.
На кожному компоненті, параметрі й формулі є підказка — наведіть курсор на будь‑що, щоб побачити пояснення і звідки беруться числа. Математика рендериться через KaTeX. Перемикач у правому верхньому куті перемикає між англійською й українською.