I nd o ne s ia n J o urna l o f   E lect rica l En g ineering   a nd   Co m p u t er   Science   Vo l.   1 7 ,   No .   1 J an u ar y   20 20 ,   p p .   7 0 ~7 7   I SS N:  2 5 0 2 - 4 7 5 2 ,   DOI 1 0 . 1 1 5 9 1 /i j ee cs.v 1 7 .i 1 . p p 7 0 - 77          70       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ij ee cs.ia esco r e. co m   RF  en ergy  harv esting  proto type o p erating  on  m ul tip le  frequen cy  band w ith  a dv a nced pow er  m a na g e m ent       M a nee  Sa ng a ra n Dia g a ra j a n Ag iles w a ri  Ra m a s a m y ,   Na v a a m s ini   B o o pa la n,  No ra s hid a h   B t .   M d Din   Co ll e g e   o f   P o st G ra d u a te S tu d ies ,   Un iv e rsity   T e n a g a   Na sio n a l,   M a la y sia       Art icle  I nfo     AB ST RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Mar   21 ,   2 0 1 9   R ev i s ed   J u l   7 ,   2 0 1 9   A cc ep ted   A u g   1 ,   2 0 1 9       Ra d io   F re q u e n c y   (RF h a rv e stin g   se e m to   b e   c a tch i n g   u p   a a n   a lt e rn a te   e n e rg y   so u rc e   w h e re b y   RF   e n e r g y   is  s c a v e n g e d   f ro m   a m b ien s o u rc e a n d   c o n v e rted   in t o   re n e w a b le  e n e rg y   in   term o f   DC  p o we r.   T h is  c o n v e rted   DC   p o w e is  th e n   u ti li z e d   to   p o w e u p   d e v ice s   th a re q u ire  a   lo w   sta rt  u p   p o w e r   in   w h ich   e li m in a tes   th e   n e e d   f o b a tt e ry   re p lac e m e n t.   In   th is  p a p e r,   a   n o v e l   RF   e n e rg y   h a rv e stin g   p ro to ty p e   is  p re se n ted   w h ich   c o n sists   o f   t w o   m icro strip   p a tch   a n ten n a s o p e ra ti n g   o n   G S M   (9 0 0 M Hz a n d   W IF (2 . 4 G Hz &   W iM A X   (2 . 3 G Hz f re q u e n c y   b a n d w it h   a   b a n d w id th   o f   2 2 0 M Hz   a n d   1 0 . 1 1 M Hz   re sp e c ti v e l y   to   h a rv e st  RF   sig n a l f ro m   a m b ien c e .   Tw o   m a tch in g   n e tw o rk s   a re   p re se n ted   a we ll   to   e n su re   e ff icie n p o w e tran s f e to   lo a d .   Re c ti f iers   a r e   d e sig n e d   to   tran sf o rm   th e   RF   sig n a ls  t o   DC p o w e r.   T h e   c o n v e rted   DC sig n a ls   a re   th e n   c o m b in e d   a n d   f e d   to   a   p o w e m a n a g e m e n c ircu it   w h ich   c h a rg e a   4 . 2 V   Ni M h   b a tt e ry   a n d   d riv e s a lo a d   a a   re g u late d   o u t p u o f   3 V .   K ey w o r d s :   Ma tch i n g   n et w o r k s   Mic r o s tr ip   p atch   an ten n a s   P o w er   m an a g e m en t   R ad io   f r eq u en c y   R ec ti f ier s   Co p y rig h ©   2 0 2 0   In stit u te o A d v a n c e d   E n g i n e e rin g   a n d   S c ien c e .     Al rig h ts  re se rv e d .   C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   Ma n ee   Sa n g ar a n   Diag ar aj an ,     C o lleg o f   P o s t G r ad u ate  St u d ies,   Un i v er s it y   T en ag Nasio n al ,   J alan   I k r a m   U n ite n ,   4 3 0 0 0 ,   Kaj an g ,   Selan g o r ,   Ma la y s ia.   E m ail:  m a n ee _ 2 3 9 1 @ y a h o o . co m       1.   I NT RO D UCT I O N     I n   th r ec e n ti m es,  v ar io u s   r esear ch es  h av b ee n   ca r r ied   o u r eg ar d in g   R e n er g y   h ar v e s tin g   m et h o d s .   T h id ea   b eh in d   t h i s   h ar v esti n g   m et h o d   is   to   s ca v e n g e   t h R e n er g y   r ec eiv ed   th r o u g h   a m b ien ce   o r   d ed icate d   s o u r ce s   an d   tr an s f o r m   t h e m   i n to   alter n ati v p o w er   in   t h m ea n s   o f   r en e w ab le  e n er g y   [ 1 - 5 ] .   T h is   is   m ad p o s s ib le  b y   d esi g n in g   a n   ap p r o p r iate  r ec ten n w h ic h   co n s is ts   o f   a n   an ten n to g e th e r   w it h   r ec ti f ier   to   co n v er h ar v es R a n d   co n v er it  in to   D C .   T h is   m e th o d   o f   r en e w ab le  e n er g y   is   b e s ap p lied   in   w ir eles s   s en s o r   n et w o r k   s y s te m .   W ir el ess   s e n s o r s   ar k n o w n   to   h a v e   r estricte d   lif eti m d u to   its   b atter y   u s a g [ 6 - 9 ] .   T h is   is   w h er R e n er g y   h ar v esti n g   d ev ice  ca n   p la y   c r u cial  p ar as  s u p p o r tab le  p o w er   s u p p l y   w h ic h   r ep lace s   th n ee d   f o r   b atter ies  [ 10 , 11 ] .   So m o f   t h c u r r en t   a p p licatio n s   w h er t h is   h a s   b ee n   i m p le m en ted   ar e   r elate d   to   w ir eles s .   T h is   in v o l v es   s e n s o r   n et w o r k s   [ 1 2 ] ,   b o d y   n et w o r k s   [ 13 an d   ch ar g in g   s y s te m s   [ 14 ] .   Ov er   th y ea r s ,   m a n y   ad v an ce m e n t s   in   ter m s   o f   cir cu it  d esig n   h a s   b ee n   in co r p o r ated   to   c o m u p   w it h   an   ef f ic ien t   an d   o p ti m ized   R F e n er g y   h ar v esti n g   s y s te m   to   h ar v es t a s   m u ch   as p o w er   a v ailab le  [ 15 ].   T h is   p ap er   in ten d s   to   d eliv er   R en er g y   h ar v e s ti n g   p r o to t y p w h ic h   o p er ates  o n   GSM ,   W I FI  &   W iMA X   f r eq u e n c y   b an d s .   T w o   m icr o s tr ip   p atc h   an ten n as   w er e   d esig n ed   a n d   test ed   u n d er   ap p r o p r iate  f ield   co n d itio n s   [ 16 ] .   On an te n n i s   o p er atin g   o n   t h GSM  9 0 0 MH b an d   an d   th o th er   is   o n   d u al  b an d   o p er atio n   w h ic h   is   W i M A 2 . 3 GHz   &   W i - Fi  2 . 4 GHz .   Des ig n   a n d   r esu lt s   o f   m a tch i n g   n et w o r k s   an d   r ec tif ier s   ar al s o   d is cu s s ed   i n   t h is   p ap er .   L as tl y ,   p o w er   m a n ag e m e n m o d u l is   i n tr o d u ce d   v ia  t h B Q2 5 5 7 0   I C   to   p o w er   u p   a   lo w   p o w er   d ev ice.         Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n esia n   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci     I SS N:  2502 - 4752       R F   en erg h a r ve s tin g   p r o t o typ o p era tin g   o n   m u ltip le  fr eq u en cy   b a n d s     ( Ma n ee   S a n g a r a n   Dia g a r a j a n )   71     2.   RE S E ARCH   M E T H O   T h s u m m ar y   o f   t h R e n er g y   h ar v esti n g   p r o to t y p is   d e p icted   as  th Fi g u r 1 .   T o   h ar v est  R F   en er g y   f r o m   t h G SM  9 0 0 MH b an d ,   an   E   s h ap ed   m icr o s tr ip   p atch   a n ten n i s   d esi g n ed ,   o p tim ized   a n d   in co r p o r ated   to   th s y s te m .   A   d u al  b an d   E   s h ap ed   p atch   an te n n w it h   p ar tial  g r o u n d   p lan a s   w ell  is   d esig n ed   to   h ar v est  R e n er g y   f r o m   W I FI  2 . 4 GHz   b an d   an d   W iMA 2 . 3 GHz .   Ma t ch in g   n e t w o r k s   ar e   in tr o d u ce d   af ter   t h an ten n t o   en s u r e f f icie n p o w er   tr a n s f er   f r o m   th a n te n n to   th r e ctif ier   [ 17 ] .   T h R en er g y   h ar v ested   is   t h e n   f ed   i n to   5   s tag Villar d   v o lta g d o u b le  cir cu it  [ 18 ] .   T h is   cir cu it   tr an s f o r m s   t h R F   en er g y   to   DC .   T h co n v er ted   DC   p o w er   is   t h en   co m b i n ed   an d   f ed   in to   th p o w er   m a n a g e m e n cir cu it.  T h e   p o w er   m a n a g e m en t   cir cu i co n s i s ts   o f   th B Q2 5 5 7 0 ,   b atter y   an d   a   lo ad .   A ll  t h e   d es ig n   a n d   r esu lts   o f   t h e   m en tio n ed   co m p o n e n ts   w i ll b d is cu s s ed   in   t h n e x t sectio n .                               Fig u r 1 .   R F e n er g y   h ar v e s ti n g   p r o to ty p e       3.   RE SU L T S AN AN AL Y SI   T h d esig n   o f   a ll th cir c u itr y   w a s   d o n u s in g   C o m p u ter   Si m u latio n   T ec h n o lo g y   ( C ST )   s o f t w ar an d   w a s   o p ti m ized   to   o p er ate  o p tim all y   b e f o r f ab r icatio n   [ 19 - 25 ] .   A ll  cir c u itr y   w as   test ed   o n   ap p r o p r iate  f ield   co n d itio n s   an d   h ar d w ar o p tim izatio n   w a s   d o n to   ac h iev e   d esire d   r esu lts .   T h is   s ec tio n   w il d is cu s s   in   d etail   th d esig n   an d   r es u lts   o f   t h m icr o s tr ip   p atch   an te n n as,  m a tch i n g   n et w o r k s ,   r ec ti f ier   m o d u les  an d   th p o w er   m an a g e m e n m o d u le.     3 . 1 .       M icro s t rip P a t ch  Ant e nn a   T h er ar t w o   t y p es  m icr o s tr ip   p atch   a n te n n a   d esig n ed   f o r   th i s   w o r k .   On e   is   th e   E   s h ap ed   p atch   an ten n w h ich   i s   d esig n ed   to   o p er ate  o n   GSM  9 0 0 MH an d   d u al  b an d   E   s h ap ed   an te n n a   w h ich   o p er ates  o n   W I FI  2 . 4 GHz   an d   W iMA X   2 . 3 GHz .   B o th   th a n ten n a s   h a v p ar tial  g r o u n d   p lan e   w h ic h   b en e f it s   i n   in cr ea s i n g   t h o p er atin g   b a n d w id t h   o f   t h a n te n n a.   T h tr a n s m i s s io n   li n i s   o p ti m all y   p l ac ed   to   o b tain   t h e   b est  r etu r n   lo s s   r es u lt s   [ 2 3 ,   2 4 ] .   T h d i m en s io n s   o f   t h a n ten n a s   w er ca lc u lated   b ased   o n   th m icr o s tr ip   p atch   an te n n eq u atio n s   an d   d ep icted   Fig u r 2   an d   Fi g u r 3   an d   T ab le  1   an d   T ab le  2 .       T ab le  1 .   E   Sh ap ed   P atch   An te n n D i m e n s io n s   C o mp o n e n t   V a r i a b l e   D i me n si o n   ( mm )   E - S h a p e d   P a t c h   A n t e n n a   W i d t h   96   L e n g t h   77   S1     W i d t h   2   L e n g t h   72   S2     W i d t h   3   L e n g t h   70   F e e d   L i n e   W i d t h   3   L e n g t h   27   * S 1   &   S 2   r e f e r s t h e   sl o t   o n   t h e   p a t c h   a n t e n n a       T ab le  2 .   Slo tted   Du al  B an d   An ten n Di m e n s io n s   C o mp o n e n t   V a r i a b l e   D i me n si o n   ( mm )   E - S h a p e d   P a t c h   A n t e n n a   W i d t h   38   L e n g t h   28        S l o t   W i d t h   1   L e n g t h   10   F e e d   L i n e   W i d t h   2   L e n g t h   14       Ba tt e r y   RF   to   DC  c o n v e rsio n   c ircu i t   P o w e M a n a g e m e n m o d u le   RF   to   DC  c o n v e rsio n   c ircu i t   Du a b a n d   slo tt e d   a n ten n a   W IF &   W iM A X   L o a d   E - sh a p e d   p a tch   a n te n n a   G S M   9 0 0 M Hz   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4752   I n d o n esia n   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci,   Vo l.  1 7 ,   No .   1 J an u ar y   20 20    70   -   77   72       Fig u r 2 .   E   s h ap ed   p atch   an te n n d esi g n           Fig u r 3 .   E   s h ap ed   d u al  b an d   an ten n d esi g n       Slo ts   w er i n tr o d u ce d   in to   t h e   p atch   to   cr ea te  f r i n g in g   e f f ec ts   to   o b tain   b etter   b an d w id t h   an d   r etu r n   lo s s .   S p ar a m eter s   w er ca lcu l ated   u s i n g   C ST   an d   th r esu lts   ar d is p lay ed   in   Fig u r 4 .           Fig u r 4 .   R etu r n   lo s s   p lo t o f   G SM  9 0 0 MH p atch   an ten n a       T h an ten n w a s   o b s er v ed   to   b r eso n atin g   at  9 4 1 . 6 MH w i th   w id b an d w id t h   o f   8 8 . 5 7 MH z.   T h e   r etu r n   lo s s   o f   th a n te n n w a s   r ec o r d e d   to   b e   at  - 2 1 . 2 3 d B .     T h d u al  b an d   p atch   a n te n n w a s   o b s er v ed   to   b r eso n atin g   at  2 . 3 GHz   an d   2 . 4 GH w i th   a   b an d w id t h   o f   1 0 . 1 1 MH z   an d   9 . 7 8 MH r esp ec tiv el y .   R et u r n   lo s s   o f   th e   an ten n w a s   r ec o r d ed   to   b at  - 1 2 . 2 4 3 d B   f o r   W iMA an d   - 1 2 . 3 4 5 d B   f o r   W I FI.   R etu r n   lo s s   p lo o f   b o th   p atch   an ten n ca n   b s ee n     in   Fi g u r 5 .   B o th   th a n te n n a s   w er te s ted   u s i n g   tr a n s m it tin g   a n te n n a,   as  s h o w n   in   Fi g u r 6 ,   w h ic h   w a s   f ed   b y   s ig n al  g e n er ato r .   Dis ta n ce   an d   p o w er   lev el  w er r ec o r d ed   to   o b s er v th p er f o r m an ce   o f   th an te n n a.     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n esia n   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci     I SS N:  2502 - 4752       R F   en erg h a r ve s tin g   p r o t o typ o p era tin g   o n   m u ltip le  fr eq u en cy   b a n d s     ( Ma n ee   S a n g a r a n   Dia g a r a j a n )   73       Fig u r 5 .   R etu r n   lo s s   p lo t o f   W iMA 2 . 3 GHz   an d   W I FI   2 . 4 GHz   p atch   an te n n a               Fig u r 6 .   T esti n g   o f   m icr o s tr i p   p atch   an ten n as  v ia  s i g n al  g e n er ato r       B ased   o n   th te s ti n g   co n d u cte d ,   it  ca n   b o b s er v ed   th at   th e   p o w er   lev el  d ec r ea s e s   as  t h an ten n i s   m o v ed   f u r t h er   f r o m   t h s o u r ce   w h ic h   i n   t h i s   ca s is   a   s i g n a g en er ato r .   Ho w ev er ,   t h p o w e r   lev el  o n   t h GSM   9 0 0 MH p atch   an ten n is   co m p ar ed   to   b b etter   th an   th d u al  b an d   s lo tted   an ten n a.   T h is   is   b ec au s th d u al  b an d   an ten n s u f f er s   p ath   lo s s   d u to   its   h ig h er   f r eq u e n c y   c o m p ar ed   to   th GSM  9 0 0   p at ch   an te n n [ 1 3 - 1 6 ] .     T h an ten n as  w er also   te s ted   n ea r   ce ll  to w er   a n d   w ir el ess   r o u ter .   T h s a m w er o b s er v ed   w h en   test ed   w h e n   s ig n al  g e n er ato r .   R es u lts   ar in   T ab le  3 .       T ab le  3 A n te n n r ec ei v ed   p o w er   le v el  test ed   o n   f ield   C o mp o n e n t   D i st a n c e   ( c m)   R e c e i v e d   P o w e r   L e v e l   ( d B m)   E -   sh a p e d   p a t c h   a n t e n n a   t e st e d   n e a r   a   c e l l   t o w e r   50   - 6   1 0 0   - 11   1 5 0   - 14   2 0 0   - 20   2 5 0   - 25   D u a l   b a n d   sl o t t e d   a n t e n n a   t e st e d   n e a r   w i r e l e ss ro u t e r   50   - 4   1 0 0   - 9   1 5 0   - 13   2 0 0   - 19   2 5 0   - 26       3 . 2 .       M a t ching   Net w o rk   I m p ed an ce   tr an s f o r m atio n   is   v er y   i m p o r tan t   to   en ab le  m a x i m u m   p o w er   tr a n s f er   b et w ee n   s o u r ce   an d   lo ad .   T h p er f o r m a n ce   o f   t h cir cu i is   tu n ed   to   co n tr o th e   i m p ed a n ce   o f   t h s o u r ce   o r   lo ad .   T h g r ap h ical  m eth o d   e m p lo y in g   t h S m it h   ch ar ca n   b u s ed   to   tr an s f o r m   n e t w o r k s   [ 1 7 ] .   Su c h   m et h o d   is   u s ed   in   th is   r e s ea r ch   w o r k   v ia  t h A D S so f t w ar e.   T h is   w o r k   co n tai n s   t w o   m atc h i n g   n et w o r k s ,   o n f o r   ea ch   a n ten n a s   th e y   o p er ate  o n   d i f f er en t   f r eq u en cie s .   T h f ir s t   m atc h in g   n et w o r k   o p er atin g   o n   t h G S b an d   i s   d esi g n ed   w it h   s o u r ce   o f   5 0 o h m   a n d   lo ad   o f   7 7 + j 5 5 .   T h s ec o n d   m atc h i n g   n et w o r k   o p er ati n g   o n   th W iFI  &   W iMA b an d   i s   d esig n ed   w it h   s o u r ce   o f   5 0 o h m   a n d   lo ad   o f   5 8 - j 2 3 .   Fig u r 7   an d   8   s h o w s   t h r etu r n   lo s s   p lo t o f   th f ir s t a n d   s ec o n d   m a tch i n g   n et w o r k .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4752   I n d o n esia n   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci,   Vo l.  1 7 ,   No .   1 J an u ar y   20 20    70   -   77   74           Fig u r 7 .   R etu r n   lo s s   p lo t o n   GSM  b an d   Fig u r 8 .   R etu r n   lo s s   p lo t o n   W I FI  &   W iMA b an d       Fro m   th f i g u r ab o v e,   th m a tch i n g   n et w o r k s   ar o b s er v ed   to   b r eso n atin g   at  th d esire d   f r eq u en c y   w h ic h   is   9 4 0 MH an d   2 . 4 GHz .   T h b an d w id th   o f   t h m atc h in g   n et w o r k   i s   2 2 0 MH an d   th r etu r n   lo s s   o f   th e   m atc h in g   n et w o r k   is   r ec o r d ed   to   b at  - 5 0 . 6 0 9 d B   f o r   t h GS b an d .   T h b an d w id t h   o f   t h e   m atc h i n g   n et w o r k   is   1 0 0 MH an d   th r et u r n   lo s s   o f   t h m atc h i n g   n et w o r k   i s   r ec o r d ed   to   b at  - 4 6 . 2 1 5 d B   f o r   th W iFi   &   W iMA b a n d .   B o th   th m a tch i n g   n et w o r k s   ar d esi g n e d   b ased   o n   lu m p ed   ele m en ts   an d   ad d ed   to   th tr an s m is s io n   li n e s   o f   th a n te n n a.     3 . 3 .     Rec t if ier  M o du le   T h R to   DC   co n v er s io n   ci r cu it  b ein g   e m p lo y ed   f o r   th i s   r esear ch   w o r k   is   t h Villar d   v o ltag e   d o u b ler   cir cu it.  Fo r   s i m u lat io n ,   t h NI   M u lti s i m   s o f t w ar i s   b ein g   u s ed .   T h Ag ile n HS MS - 2 8 0   d io d es  ar ch o s en   to   b u s ed   i n   R to   D C   co n v er s io n   c ir cu it.  T h ese  d i o d es  h av v er y   lo w   f o r w ar d   v o ltag w h ic h   s u it s   b est  in   t h is   ap p licatio n   [ 1 8 - 2 0 ] .   T h n u m b er   o f   s ta g e s   o f   v o ltag d o u b ler   w as  s t u d ied   d u r in g   s i m u latio n   a n d   5 - s ta g v o lta g d o u b ler   cir cu i is   b ein g   i m p le m e n t ed .   T h s a m r ec ti f ier   m o d u le  is   u s ed   f o r   b o th   th p atch   an ten n a s ,   h o w e v er   w i th   d if f er en t i m p ed an ce   m atc h i n g   cir c u its .   A   s i n g le  s ta g o f   t h v o lta g d o u b ler   cir cu it i s   s h o w n   in   F ig u r 9   an d   th v al u es  f o r   th co m p o n e n ts   o f   th cir cu its   ar tab u lated   as  s h o w n   in   T ab le  4 .   T h cir cu it  w a s   test ed   b y   f ee d i n g   R F si g n al  o p er atin g   o n   9 4 5 MH an d   2 . 4 GHz .   DC   o u tp u w as  m ea s u r ed   an d   tab u lated   in   T ab le  5 .           Fig u r 9 .   Sin g le  s ta g v o lta g d o u b ler   cir cu it       T ab le  4 .   Vo ltag d o u b ler   co m p o n en ts   C o mp o n e n t   V a l u e   D i o d e s   A g i l e n t   H S M S - 280   S t a g e   C a p a c i t o r   3 . 3 n F   F i l t e r   C a p a c i t o r   1 0 0 n F   L o a d   R e si st o r   1 0 0 k o h m         Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n esia n   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci     I SS N:  2502 - 4752       R F   en erg h a r ve s tin g   p r o t o typ o p era tin g   o n   m u ltip le  fr eq u en cy   b a n d s     ( Ma n ee   S a n g a r a n   Dia g a r a j a n )   75   T ab le  5 .   Vo ltag d o u b ler   r esu lts   I n p u t   P o w e r   ( d b m)   V o l t a g e   ( V )   G S M   V o l t a g e   ( V )   W i F I   &   W i M A X   - 40   0 . 0 2   0 . 0 1   - 35   0 . 1 2   0 . 1 0   - 30   0 . 2 4   0 . 2 2   - 25   0 . 3 8   0 . 3 5   - 20   0 . 4 9   0 . 5 4   - 15   0 . 6 6   0 . 5 8   - 10   0 . 9 4   0 . 8 0   - 5   1 . 2 9   1 . 0 4   0   2 . 9 7   2 . 5 1   5   6 . 3 4   4 . 8 9       3 . 4 .     P o w er   M a na g e m ent   A   p o w er   m an a g e m e n cir cu it   is   i n tr o d u ce d   in to   th e   R F   e n er g y   h ar v es tin g   s y s te m   to   e f f icien tl y   m an a g e   th e   co n v er ted   D C   p o w er   o b tai n ed   f r o m   t h e   r ec tif ie r .   Her e,   th e   B Q2 5 5 7 0   in teg r at ed   ch ip   f r o m   T ex a s   I n s tr u m e n t s   i s   u tili ze d   f o r   p o w er   m a n a g e m e n t.  T h I C   i s   d esig n ed   to   w o r k   w el w it h   h i g h   i m p ed an ce   s o u r ce s   s u c h   a s   R F   s i g n als.  I t   also   h a s   u s er   p r o g r a m m ab le  Ma x i m u m   P o i n T r ac k in g   alg o r it h m   w h ic h   e n s u r es   t h e   in p u v o ltag d o esn f all  b elo w   8 0 o f   th p r ev io u s   o p en   cir cu it  v o lta g e.   T h is   I C   is   p r o g r a m m ed   to   h av a   r eg u lated   v o ltag o u tp u to g et h er   w it h   th ca p ab ilit y   o f   c h ar g in g   r ec h ar g ea b le  b atter y .   I n   th is   w o r k ,   t h I C   is   p r o g r a m m ed   to   h a v r eg u l ated   o u tp u o f   3 an d   co n n ec t ed   w it h   4 . 2 NiMH   r ec h ar g ea b le  b atter y .   T h i s   is   d o n b y   v ar y in g   t h r e s is to r s   o n   t h I C .   T h r ec h ar g ea b l b atter y   w ill   b co n s ta n tl y   c h ar g ed   b y   th e   I C   i f   th er is   i n co m in g   p o w er .   I n   t h ca s w h er t h er is   n o   in c o m in g   p o w er ,   th b atter y   w ill   k ic k   in   to   p o w er   u p   th I C   a n d   s till   s u p p l y   t h 3 r eg u lated   o u tp u t.  T h co ld   s tar v o lta g r eq u ir e m e n f o r   th I C   i s   at  3 3 0 m V   w h ic h   i s   ac h iev ab le  f r o m   t h r ec ten n a   s y s te m   d e s i g n ed .   F ig u r 1 0   s h o w s   a n   e x a m p le  o f   t h e   E - s h ap ed   an ten n w it h   t h r ec tifie r   co n n ec ted   to   th B Q2 5 5 7 0   I C .   Ou tp u t o f   t h I C   is   co n n ec ted   to   b atter y   an d   lo ad .           Fig u r 1 0 .   B Q2 5 5 7 0   cir cu itr y   w it h   a n ten n a n d   r ec tif ier   co n n ec ted   w ith   b atter y   an d   lo ad       T h r ec ten n s u p p lies   t h r e q u ir ed   v o ltag f o r   t h B Q2 5 5 7 0   to   o p er ate.   Fro m   t h tes t in g ,   it  w as   n o ticed   th at  w it h   co m b i n ed   in p u o f   3 3 0 m V,   t h B Q2 5 5 7 0   to o k   1 2 5   s ec o n d s   to   s tar ch ar g in g   t h b atter y   at  4 . 2 V.   On ce   th is   h ap p en s ,   th e   o u tp u is   m ea s u r ed   to   b at   3 V.   No w   t h in p u ca n   b as  lo w   as  1 0 0 m to   h ar v e s an d   t h b a tter y   ch ar g i n g   a n d   t h o u tp u o f   3 w o u l d   b s till   av a ilab le.   T h T I   H DC 2 0 1 0   lo w   p o w er   s en s o r   w a s   co n n ec ted   as  lo ad .   T h m o d u le  w a s   ch ar g ed   f o r   2   m i n u te s   a n d   th i n co m in g   R p o w er   w a s   r e m o v ed   f r o m   t h s y s te m .   T h s y s te m   co u ld   r u n   f o r   1 5 5   s ec o n d s   an d   th e   3 o u tp u w a s   s t ill  p r ese n t.  T h e   s to r ag ele m e n p r o v id es  co n s ta n p o w er   o f   3 to   th s y s te m   an d   en s u r e s   n o   in ter r u p tio n   to   lo ad .   T h e   p o w er   m a n ag e m e n w as te s ted   w it h   t h r ec ten n an d   r es u lts   ar tab u lated   in   T ab le  6 .       T ab le  6 .   B Q2 5 5 7 0   p o w er   m an ag e m e n r es u lt s   D C   I n p u t   ( V )   T i me   t o   st a r t   c h a r g i n g   b a t t e r y   T i me   t o   st a r t   r e g u l a t e d   o u t p u t   0 . 0 4   N / A   N / A   0 . 1   N / A   N / A   0 . 7   3 4 8   1 2 1   1 . 4   2 7 3   2 5 8   1 . 8   1 3 4   3 1 2   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4752   I n d o n esia n   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci,   Vo l.  1 7 ,   No .   1 J an u ar y   20 20    70   -   77   76   A a   d is ta n ce   o f   1 m   f r o m   ce l to w er   a n d   w ir eles s   r o u ter ,   t h s y s te m   co u ld   o u tp u co m b in ed   D C   v o ltag o f   2 . 5 V.   T h is   DC   v o l tag is   e n o u g h   to   r u n   th B Q 2 5 5 7 0   p o w er   m a n ag e m e n cir cu it.  T h B Q2 5 5 7 0   p r o v id es  r eg u lated   o u tp u o f   3 w h ic h   is   co n n ec ted   to   t h T I   HDC2 0 1 0   lo w   p o w er   h u m i d it y   s en s o r .   A th e   s a m t i m e,   th B Q2 5 5 7 0   ch ar g es  4 . 2 NiMH   b atter y   w h i ch   ca n   b ac k   u p   th s y s te m   i n   ca s th er i s   n o   R F   in co m i n g   p o w er .         4.   CO NCLU SI O   A   R F   en er g y   h ar v esti n g   s y s t e m   o p er atin g   o n   m u lt ip le  f r e q u en c y   b an d s   w h ich   in cl u d es   th GSM,   W I FI  &   W iMA b a n d   is   p r es en ted .   T h o b j ec tiv es  o f   t h r esear ch   h a v b ee n   m et.   S u itab l r ec tif ier   m o d u les   an d   m a tch i n g   n et w o r k s   ar d esig n ed   to   en s u r o p ti m ize d   r esu lts   ar o b tain ed .   T h B Q2 5 5 7 0   h as  b ee n   in te g r ated   as  p o w er   m an a g e m en to o f o r   th cir c u it.  At   1 m   f r o m   a   ce ll  to w er   a n d   w ir ele s s   r o u ter ,   th e   s y s te m   co u ld   o u tp u co m b in ed   DC   v o lta g o f   2 . 5 V.   T h is   DC   v o lta g i s   en o u g h   to   r u n   t h B Q2 5 5 7 0   p o w er   m an a g e m e n cir cu it.  T h B Q2 5 5 7 0   p r o v id es  r eg u lated   o u t p u o f   3 w h ich   is   co n n ec ted   to   th T I   HDC2 0 1 0   lo w   p o w er   h u m id it y   s en s o r .   At  th s a m t i m e,   t h B Q2 5 5 7 0   ch ar g es   4 . 2 NiMh   b atter y   w h ic h   ca n   b ac k   u p   th s y s te m   i n   ca s t h er is   n o   R F i n co m i n g   p o w er .       ACK NO WL E D G E M E NT   T h is   w o r k   i s   s u p p o r ted   b y   th e   Min is tr y   o f   Scien ce ,   T ec h n o l o g y   a n d   I n n o v atio n   Ma la y s ia  ( n o . 0 3 - 02 - 03 - SF 0 2 9 1 ) .       RE F E R E NC E   [1 ]   L e ,   T . M a y a ra m ,   K.;   F iez ,   T . ,   " Eff i c ien F a r - F ield   Ra d io   F re q u e n c y   En e rg y   Ha r v e stin g   f o P a ss iv e l y   P o w e re d   S e n so Ne tw o rk s,"   S o li d - S ta te C i rc u it s,  IEE J o u rn a l   o f   ,   v o l. 4 3 ,     [2 ]   Do lg o v ,   A . Zan e ,   R. P o p o v ic,  Z. ,   " P o w e M a n a g e m e n S y ste m   f o On li n e   L o w   P o w e RF   En e rg y   Ha r v e stin g   Op ti m iza ti o n , "   Circ u it a n d   S y st e ms   I:  Reg u la Pa p e rs ,   IEE T r a n sa c ti o n o n   ,   v o l. 5 7 ,   n o . 7 ,   p p . 1 8 0 2 , 1 8 1 1 ,   J u ly   2 0 1 0   [3 ]   W .   Bro w n ,   Ex p e ri m e n ts  in   th e   tran sp o rtati o n   o f   e n e rg y   b y   m icr o w a v e   b e a m ,   IRE   In t.   Co n v e n ti o n   Rec o rd ,   v o l .   1 2 ,   n o .   2 ,   p p .   8 1 7 ,   1 9 6 4 .   [4 ]   G o y a l,   R. Ja in ,   Y.K.,   " Co mp a c t   b o sh a p e   mic ro strip   p a tch   a n t e n n a   wit h   d if fer e n su b str a tes , "   In f o rm a ti o n   &   Co m m u n ica ti o n   T e c h n o l o g ies   (ICT ),   2 0 1 3   IEE E   Co n f e re n c e   o n   ,   v o l. ,   n o . ,   p p . 6 4 , 6 9 ,   1 1 - 1 2   A p ril   2 0 1 1   [5 ]   P i n u e la,  M . M it c h e so n ,   P . D.;   L u c y sz y n ,   S . ,   " Am b ien RF   En e rg y   H a rv e stin g   in   Urb a n   a n d   S e m i - Urb a n   En v iro n m e n ts, "   in   Pr o c .   M icr o w a v e   T h e o ry   a n d   T e c h n iq u e s,  IE EE   T ra n sa c ti o n s ,   A sia   P a c if ic  o n ,   v o l . 6 1 ,   n o . 7 ,   p p . 2 7 1 5 , 2 7 2 6 ,   Ju ly 2 0 1 3   [6 ]   H.  J.  V isse a n d   R.   J.  M .   V u ll e rs,  RF   e n e rg y   h a rv e stin g   a n d   tran sp o rt   f o w irele ss   se n so n e tw o rk   a p p li c a ti o n s :   p rin c i p les   a n d   re q u irem e n ts,   P r o c e e d in g s o f   th e   IEE E,   v o l .   1 0 1 ,   n o .   6 ,   p p .   1 4 1 0 - 1 4 2 3 ,   Ju n e   2 0 1 3 .   [7 ]   W e ig a n d ,   S . Hu f f ,   G . H.;   P a n ,   K. H.;   Be rn h a rd ,   J.T . ,   " A n a l y sis a n d   d e sig n   o f   b ro a d - b a n d   sin g le - lay e r   re c tan g u lar U - slo m icro strip   p a tch   a n te n n a s,"   An ten n a a n d   Pro p a g a ti o n ,   IE EE   T ra n sa c ti o n o n   ,   v o l. 5 1 ,   n o . 3 ,   p p . 4 5 7 , 4 6 8 ,   M a rc h   2 0 0 3   [8 ]   Ja y a n th y ,   T . S u g a d e v ,   M . Is m a e e l,   J.M . Je g a n ,   G . ,   " D e sig n   a n d   sim u latio n   o f   M icro strip   M - p a tc h   a n ten n a   w it h   d o u b le  lay e r, "   R e c e n Ad v a n c e in   M icr o wa v e   T h e o ry   a n d   A p p l ica ti o n s,  2 0 0 8 .   M ICROW AV 2 0 0 8 .   In ter n a ti o n a l   Co n fer e n c e   o n   ,   v o l . ,   n o . ,   p p . 2 3 0 , 2 3 2 ,   2 1 - 2 4   N o v .   2 0 0 8   [9 ]   C.   M ik e k a   a n d   H.  A ra i,   De sig n   issu e in   ra d i o   f re q u e n c y   e n e rg y   h a rv e stin g   s y ste m ,   S u sta in a b le  E n e rg y   Ha rv e stin g   T e c h n o l o g ies   -   Pa st,   Pre se n a n d   F u tu re ,   De c e m b e 2 0 1 1 .   [1 0 ]   Qia n g   Hu Ha L in He - li n   Ya n g Na n   W u ,   " A   n o v e slo tt e d   b ro a d b a n d   m icro strip   p a tch   a n te n n a , "   M ic ro wa v e ,   An ten n a ,   Pr o p a g a ti o n ,   a n d   E M T e c h n o lo g ies   fo W ire les Co mm u n ica t io n ( M AP E),   2 0 1 1   IEE 4 t h   In ter n a t io n a S y mp o si u m o n   ,   v o l. ,   n o . ,   p p . 5 7 , 6 0 ,   1 - 3   N o v .   2 0 1 1   [1 1 ]   K.  Hu a n g   a n d   V .   K.  N.  L a u ,   E n a b li n g   w irele ss   p o w e r   tran sfe i n   c e ll u lar  n e tw o rk s:   a rc h it e c tu re ,   m o d e li n g   a n d   d e p lo y m e n t,   IEE T r a n sa c ti o n o n   W ire les s Co mm u n ic a ti o n s ,   v o l   1 3 ,   n o .   2 ,   p p .   9 0 2 - 9 1 2 ,   F e b .   2 0 1 4 .   [1 2 ]   H.  Nish im o to ,   Y.  Ka w a h a ra ,   a n d   T .   A s a m i,   P ro to ty p e   i m p le m e n t a ti o n   o f   a m b ien RF   e n e rg y   h a rv e stin g   w irele ss   se n so n e tw o rk s,” in   Pro c e e d i n g s   o IE EE   S e n so rs ,   Ko n a ,   HI,  N o v e m b e 2 0 1 0 .   [1 3 ]   X .   Z h a n g ,   H.  Jia n g ,   L .   Zh a n g ,   C.   Zh a n g ,   Z .   W a n g ,   a n d   X .   C h e n ,   A n   e n e rg y - e ff icie n A S IC  f o w irele s b o d y   se n so n e tw o rk s   in   m e d ica a p p li c a ti o n s,”  IEE T ra n s a c ti o n s o n   B io me d ica Circ u it s a n d   S y ste ms ,   v o l.   4 ,   n o .   1 ,   p p .   11 - 1 8 ,   F e b .   2 0 1 0 .   [1 4 ]   H.  J.  V isse a n d   R.   J.  M .   V u ll e rs,  RF   e n e rg y   h a rv e stin g   a n d   tran sp o rt   f o r   w irele ss   se n so n e tw o rk   a p p li c a ti o n s :   p rin c i p les   a n d   re q u irem e n ts,   P r o c e e d in g s o f   th e   IEE E,   v o l .   1 0 1 ,   n o .   6 ,   p p .   1 4 1 0 - 1 4 2 3 ,   Ju n e   2 0 1 3 .   [1 5 ]   W e ig a n d ,   S . Hu f f ,   G . H.;   P a n ,   K. H.;   Be rn h a rd ,   J.T . ,   " A n a l y sis a n d   d e sig n   o f   b ro a d - b a n d   sin g le - lay e r   re c tan g u lar U - slo m icro strip   p a tch   a n te n n a s,"   An ten n a a n d   Pro p a g a ti o n ,   IE EE   T ra n sa c ti o n o n   ,   v o l. 5 1 ,   n o . 3 ,   p p . 4 5 7 , 4 6 8 ,   M a rc h   2 0 0 3   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n esia n   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci     I SS N:  2502 - 4752       R F   en erg h a r ve s tin g   p r o t o typ o p era tin g   o n   m u ltip le  fr eq u en cy   b a n d s     ( Ma n ee   S a n g a r a n   Dia g a r a j a n )   77   [1 6 ]   Ili y a su ,   A d a m u .   (2 0 1 9 ).   W id e b a n d   f re q u e n c y   re c o n f ig u ra b le  m e ta m a t e rial  a n ten n a   e m p lo y in g   S RR  a n d   CS RR   f o WL AN   a p p li c a ti o n .     In d o n e sia n   J o u rn a o El e c trica E n g i n e e rin g   a n d   Co mp u ter   S c ien c e   ( IJ EE CS ) .   V o 1 5   1 4 3 6 - 1 4 2 2 .   1 0 . 1 1 5 9 1 / ij e e c s.  v 1 5 . i3 .   p p 1 4 3 6 - 1 4 4 2   [1 7 ]   Ja y a n th y ,   T . S u g a d e v ,   M . Is m a e e l,   J.M . Je g a n ,   G . ,   " D e sig n   a n d   sim u latio n   o f   M icro strip   M - p a tc h   a n ten n a   w it h   d o u b le  lay e r, "   R e c e n Ad v a n c e in   M icr o wa v e   T h e o ry   a n d   A p p l ica ti o n s,  2 0 0 8 .   M ICROW AV 2 0 0 8 .   In ter n a ti o n a l   Co n fer e n c e   o n   ,   v o l . ,   n o . ,   p p . 2 3 0 , 2 3 2 ,   2 1 - 2 4   N o v .   2 0 0 8   [1 8 ]   F a rin h o lt ,   Ke v in   M . P a rk ,   G . F a rra r,   C. R. ,   " RF   E n e rg y   T ra n sm iss io n   f o r a   L o w - P o we r W ire les s Im p e d a n c e   S e n so r   No d e , "   S e n s o rs   J o u rn a l,   IEE E ,   v o l. 9 ,   n o . 7 ,   p p . 7 9 3 , 8 0 0 ,   Ju ly   2 0 0 9   [1 9 ]   C.   M ik e k a   a n d   H.  A ra i,   De sig n   issu e in   ra d i o   f re q u e n c y   e n e rg y   h a rv e stin g   s y ste m ,   S u sta in a b le  E n e rg y   Ha rv e stin g   T e c h n o l o g ies   -   Pa st,   Pre se n a n d   F u tu re ,   De c e m b e 2 0 1 1 .   [2 0 ]   M u n ir ,   A . P e tru s,   G . Nu sa n t a r a ,   H.,   " M u lt i p le  slo ts  tec h n i q u e   f o b a n d w id th   e n h a n c e m e n o f   m icro strip   re c tan g u lar  p a tch   a n ten n a , "   QiR  ( Qu a li ty  in   Res e a rc h ),   2 0 1 3   I n te rn a ti o n a Co n fer e n c e   o n   ,   v o l. ,   n o . ,   p p . 1 5 0 , 1 5 4 ,   25 - 2 8   J u n e   2 0 1 3   [2 1 ]   Qia n g   Hu Ha L in He - li n   Ya n g Na n   W u ,   " A   n o v e slo tt e d   b ro a d b a n d   m icro strip   p a tch   a n te n n a , "   M ic ro wa v e ,   An ten n a ,   Pr o p a g a ti o n ,   a n d   E M T e c h n o lo g ies   fo W ire les Co mm u n ica t io n ( M AP E),   2 0 1 1   IEE 4 t h   In ter n a t io n a S y mp o si u m o n   ,   v o l. ,   n o . ,   p p . 5 7 , 6 0 ,   1 - 3   N o v .   2 0 1 1   [2 2 ]   K.  Hu a n g   a n d   V .   K.  N.  L a u ,   E n a b li n g   w irele ss   p o w e r   tran sfe i n   c e ll u lar  n e tw o rk s:   a rc h it e c tu re ,   m o d e li n g   a n d   d e p lo y m e n t,   IEE T r a n sa c ti o n o n   W ire les s Co mm u n ic a ti o n s ,   v o l   1 3 ,   n o .   2 ,   p p .   9 0 2 - 9 1 2 ,   F e b .   2 0 1 4 .   [2 3 ]   T .   U m e ,   H.  Yo sh id a ,   S .   S ik in e ,   Y .   F u ji ta,  T .   S u z u k i,   a n d   S .   Ota k a ,   9 5 0 - M Hz   re c ti f ier  c ir c u it   f o se n so n e tw o rk   tag w it h   1 0 - m   d istan c e ,   IEE E   J .   S o l id - S ta te Ci rc u it s ,   v o l .   4 1 ,   n o .   1 ,   p p .   3 5 4 1 ,   Ja n .   2 0 0 6 .     [2 4 ]   X u d o n g   W a n g ;   Zh e n g m in g   Z h a o G u a n h u a   Ch e n F a n b o   He ,   " RF   e n e rg y   h a rv e stin g   w it h   b ro a d b a n d   a n ten n a , "   T ra n sp o rta ti o n   El e c trif ica ti o n   Asi a - Pa c if i c   ( IT EC  Asia - Pa c if ic),  2 0 1 4   I EE C o n fer e n c e   a n d   Exp o   ,   v o l. ,   n o . ,   p p . 1 , 5 ,   A u g .   3 1   2 0 1 4 - S e p t.   3   2 0 1 4   [2 5 ]   C.   A .   Ba lan is,   A n ten n a   th e o ry a n a l y sis a n d   d e sig n ,   Jo h n   W il e y   &   S o n s,   2 0 1 2 .       B I O G RAP H I E S O F   AUTH O RS       M a n e e   S a n g a ra n   A /L   Di a g a r a jan Co m p lete d   h is  De g re e   in   El e c tri c a &   El e c tro n ics   En g in e e ri n g   Ho n in   Un iv e rsity   T e n a g a   N a sio n a l,   M a lay si a   in   th e   y e a r   o f   2 0 0 8 .   Cu rre n tl y   p u rsu in g   h is  P h in   E n g in e e rin g   in   U n iv e rsity   T e n a g a   Na sio n a a w e ll .           A s so c .   P r o f .   Ir.   Dr.  Ag il e s wa ri  Ra m a sa m y Co m p lete d   h e De g r e e   in   En g in e e rin g   in   P u r d u e   Un iv e rsit y ,   US A   in   th e   y e a o f   2 0 0 1 .   L a ter,  p ro c e e d e d   to   c o m p lete   h e M S c .   (Co n t ro S y ste m f ro m   I m p e rial  Co ll e g e ,   L o n d o n   i n   th e   y e a o f   2 0 0 1   a n d   re c e iv e d   h e P h in   En g in e e ri n g   w it h   Un iv e rsit y   Ten a g a   N a sio n a l.   Cu r re n tl y   sh e   is  s e r v in g   a a   De p u ty   De a n   o f   Re s e a rc h   a n d   P o st   G ra d u a te  f o Co ll e g e   o f   En g in e e rin g ,   Un it e n .     Na v a a m sin Bo o p a lan C o m p lete d   h e r   Ba c h e lo De g re e   in   E lec tri c a a n d   El e c tro n ic  En g i n e e rin g   w it h   Un iv e rsit y   T e n a g a   N a sio n a (UN IT EN)  in   y e a 2 0 1 2 .     S h e   jo in e d   S il terra   M a lay sia   a s   En g in e e in   th e   sa m e   y e a r.   F r o m   y e a r   2 0 1 4   t o   n o w   sh e   is   a tt a c h e d   to   De p a rt m e n o Co m m u n ica ti o n   En g in e e rin g ,   U NIT EN  a Re se a rc h   O ff ic e r.   M e a n w h il e ,   sh e   p u rsu e d   a n d   o b tai n e d   h e M . En g   in   E lec tri c a En g in e e rin g   f ro m   U NIT EN  in   2 0 1 7 .   He r e se a rc h   in tere sts  c e n ter aro u n d   o p ti m iza ti o n   a n d   si g n a a n d   sy ste m s.         Da to '   P r o f .   Ir.   Dr.,   Da t o '   No ra sh id a h   M d   Din C o m p lete d   h e De g re e   in   El e c tri c a En g i n e e rin g   in   M e m p h is  S tate   Un iv e rsity ,   US A   i n   th e   y e a o f   1 9 8 5 .   L a ter,  p ro c e e d e d   to   c o m p lete   h e M . S   f ro m   Un iv e rsiti   T e k n o lo g M a lay sia   (U T M in   th e   y e a o f   1 9 8 9   a n d   re c e i v e d   h e P h D i n   E n g in e e rin g   w it h   UT M   a w e ll   in   2 0 0 7 .   Cu rre n tl y   sh e   is  se rv in g   a s a De a n   o f   Co ll e g e   o f   P o st G ra d u a te  S tu d ies ,   Un it e n .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.