T E L KO MNIK A , V ol . 17 No. 6,  Dec e mb er   20 1 9,  p p.2 71 3~ 27 21   IS S N: 1 69 3 - 6 93 0 accr ed ited   F irst  Gr ad e b K em en r istekdikti,  Decr ee  No: 2 1/E/ K P T /20 18   DOI:   10.12928/TE LK OM N IK A .v 1 7 i 6 . 12087      27 13       Rec ei v ed   Dec e mb er  18 20 1 8 ; R ev i s ed   J a nu ary  2 1 , 2 0 1 9 A c c ep ted   Ma r c 12 20 1 9   Enhan ceme nt   al go rit hm   fo r r eve rse l oo p t ec hn i qu   on  pl anar re v erse  loo p an ten na       Moh amad H ar r is  Mis r an * 1 , S h a r u l Kam al  Ab d u l R ah im 2 , M a iz atu l Alic M eor  S aid 3   Moh d  Az lis h ah  O t h man 4   1 ,2 Wi re l e s s  Co m m u n i c a ti o n  Ce n tre  (W CC ),  F a c u l ty  o El e c tr i c a l  En g i n e e ri n g   Uni v e r s i t i  T e k n o l o g i  M a l a y s i a 8 1 3 1 0  UTM  S k u d a i   J o h o r M a l a y s i a   1 ,3 ,4 Fa k u l ti  Ke j u ru t e ra a n  El e k tri k  d a n  Ke j u ru te r a a n  K o m p u te r,  Uni v e r s i t i  T e k n i k a l  M a l a y s i a  M e l a k a   Han g  T u a h   J a y a 7 6 1 0 0  Du ri a n  T u n g g a l M e l a k a M a l a y s i a     *C o rre s p o n d i n g  a u th o r,  e - m a i l :   h a rri s @ut e m .e d u .m y 1 s h a ru l k a m a l @fk e .u t m . m y 2 ,   m a i z a tu l @ut e m . e d u . m y 3       Ab strac t   Fi n d i n g   a   tra d e - o ff   b a l a n c e   b e twe e n   wir e l e s s   tra n s fe r   e ff i c i e n c y   ( WT E)  a n d   d i s ta n c e   i s   a   k e y   i s s u e   i n   wir e l e s s   e n e rg y   tr a n s f e (W ET).   T h i s   p a p e p r e s e n ts   a   m e th o d   o r e d u c i n g   th e   ra d i c a l   a l te r a ti o n   i n   WT v e rs u s   d i s t a n c e b y   u s i n g   a   re v e rs e   l o o p   te c h n i q u e   o n   p l a n a re v e rs e   l o o p   a n te n n a   (PRLA).     Th e   d e s i g n   f o c u s e s   o n   1 3 .5 6   M Hz   Nea F i e l d   Com m u n i c a t i o n   (NFC).  Th e   fi rs s ta g e   u s e s   m a th e m a t i c a l   m o d e l l i n g b a s e d   o n   a n   a n a l y ti c a l   a p p ro a c h to   d e te rm i n e   th e   s i z e   o t h e   re v e r s e   l o o p   u s i n g   M a tl a b .     Th e   p ro p o s e d   m o d e l   p re d i c t s   th e   s i z e   o t h e   re v e rs e   l o o p   to   s ta b i l i z e   th e   WT a a   c l o s e d i s t a n c e .     Nex t,   fu l l - wav e   e l e c tro m a g n e ti c   s i m u l a t i o n s   a re   a p p l i e d u s i n g   t h e   c o m p u t e s i m u l a ti o n   t e c h n o l o g y   (CST )   M ICRO WAVE  STUDIO ® to   d e te rm i n e   th e   WT e ff e c wit h   d i s ta n c e   c h a n g e s   wit h   m i s m a tc h   c o n d i ti o n .   Pl a n a l o o p   a n te n n a s   (P L A s a re   fa b r i c a te d   o n   g l a s s - re i n fo r c e d   e p o x y   l a m i n a te d   s h e e ts   ( FR4 ).     v a l i d a ti o n   o t h e   s i m u l a t i o n   re s u l i n   a   re a l   te s s c e n a ri o u s i n g   th e s e   PL A s   a n d   PRLA,   c o n f i rm s     a   s ta b i l i ty   e n h a n c e m e n i n   WT a c l o s e d i s t a n c e   u s i n g   th e   r e v e r s e   l o o p   te c h n i q u e c o m p a r e d   t o   c o n v e n t i o n a l  d e s i g n s .     Key w ords n e a fi e l d   c o m m u n i c a ti o n   (NFC) p l a n a l o o p   a n te n n a   (PL A) p l a n a re v e rs e   l o o p   a n t e n n a   (PRLA),   wir e l e s s  e n e rg y  t ra n s f e r (W ET),  wi r e l e s s   tra n s fe e ff i c i e n c y  (W TE)     Copy righ ©  2 0 1 9  Uni v e rsi t a s  Ahm a D a hl a n.  All  rig ht s  r e s e rve d .       1.  Int r o d u ctio n   W i t t he   ev ol uti on   of  hi gh - en d   tec hn ol og y po r ta bl e   d ev i c es   ha v e   b ec om e   wi de l y   us ed Us ua l l y the s d ev i c es   r eq u i r po w er  fr om   r ec h argea bl ba tt erie s   to  e n ab l mo bi l i ty   T he   b att er i es   o nl y   s u pp o r the s de v i c es   for  l i m i t ed   d urat i on s aft er   wh i c h   the y   r e qu i r r ec ha r gi n us i ng   w i r ed   p ower  de l i v ery   me c ha ni s m s Cons um ers   us ua l l y   ne ed   to  wa i for     the   c om p l et i o of  th c ha r g i ng   proc es s   be fore  th de v i c es   c an   be   us ed   wi r el es s l y .   In  i ts   mo o ted   c ou nte r ac t i on   of   th i s   pro bl e m,  w i r el es s   en ergy   tr an s f er  ( W E T )   ha s   ga r n ered  s i gn i f i c an r es ea r c i nte r es t.  H owev er,  ev e wi t the   l ate s tec h no l og i es t he r are  o bs tac l es   to  b ov erc om be fore   the  f ul l  c om me r c i a l i z at i o n o f W E T  c an  b i mp l e me nt ed  [1 ].   Ind uc t i v c ou pl i ng   of  W E T   ha s   at tr ac ted   great  de al   of  a tte n ti o n,  du e   to  i t s   s i mp l i c i ty   an s af ety It  i s   al r e ad y   us ed   i tec h no l og i es   s uc as   RF ID  a nd   NF [2] ;   NF C - en a bl e s ma r tph o ne s   are  ev en   n ow  e mp l oy i ng   i n du c ti v e   c ou p l i n f or  d ata   tr an s f er  i c o nta c t l es s   tr an s ac ti o ns   at  13 . 56   MHz   [3] T h eo r et i c al l y NF c an   al s be   us ed   to  t r a ns fer  e ne r gy   be twee de v i c es  us i ng   i nd uc ti v e c o u pl i ng   at  a res on a nt  fr eq ue n c y  as  s ho wn i n Fi gu r e 1 .   T he r h av b ee n   i mp r ov e me nts   i the   pe r f ormanc e   of  i nd uc ti v c o up l i n a nd   s tr on g   ma gn eti c   c o up l i ng   W E T   s c he me s   [ 4 - 6].   H owev er,  as   d em o ns tr ate d   i n   ma ny   s t u di es   the   w i r el es s   tr an s fer  eff i c i e nc y   ( W T E )   i s   r ed uc ed   gr ea tl y   wi t a l tere d i s tan c es   [ 6 - 11 ].  I ord er  to  i nc r ea s the   i ns en s i ti v i ty   to  the   d i s ta nc of  th tr an s mi tt i ng   an r ec e i v i ng   a nte n na s ha nd f ul   of  tec h ni qu es   ha s   be e d e v el op ed s uc as   us i n a   l o ad ed   c ap ac i tor  or  a pp l y i ng   mo r t ha n   tw o   c oi l s  i n a  s y s tem   [6 11 12 ] .   Coup l i ng   c o eff i c i en i s   di r e c tl y   prop orti o na l   to   m utu a l   i nd uc tan c e;   M.   v a l u s tr on g l y   de pe nd s   o th d i s tan c e   b etwe e th a nte nn as In  s h ort,  c l os er  di s ta nc w i l l   g en erate  hi g he r   M   tha f arther  d i s tan c e B o th   an te nn as   are  pe r fec t l y   m atc he at  op erati ng   d i s tan c for  op t i mu r es on an eff ec t.  Howev er,  t he   W T E   w i l l   r ad i c al l y   drop  when   t he   tr a ns mi tte r   a nd   r e c ei v er  be c om c l os er.  T h i s   p he n om e no n   h ap pe ns   b ec au s e   of   fr eq u en c y   s pl i tt i ng   c on di t i o c au s e by   c o up l i n g   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                            IS S N: 16 93 - 6 93 0   T E L KO MNIK   V ol .   17 ,  No 6,  D ec em b er 20 19 :   27 1 3 - 2721   2714   c oe ffi c i en i nf l at i on   [ 13 ].  In  order   to  m ai nta i c on s t a nt  tr an s fer  w i th i th ov er - c ou pl ed   r eg i o n,   s om e   r es e arc he r s   prop os ed   dy n am i c   i mp e da nc e   ma tc hi ng   arr an g em en ts   t e i the r   tr ac k     the   r es o na nc fr eq u en c y   [ 14 - 17 or  ad a p ti v e l y   i mp ed an c ma tc h   to  ma i nta i s t ate   fr eq ue nc y   [ 18 ].  T he s i m pe da nc m atc hi ng   arr an g em en ts   wer i m pl e me nte us i n e i th er  l um pe r ea c tan c e   [ 14 19 20 ]   or  tu ni n a l go r i th ms   i c o ntrol l ers   [ 21 23 ].   A a l ter na t i v arr an ge me n t,  h owev er,  i s   to  c o ntrol   t he   r an ge - pr ofi l of  t he   mu tu al   i nd u c tan c w i th i   the  ov er - c ou pl e d reg i o n .   B es i d es op ti ma l   l o ad   r es i s tan c v a l ue   ex i s ted wi th  whi c t he   c o up l i n eff i c i e n c y   c an   be   ma x i m i s ed   [2 4].   T ac hi ev t hi s t he   r es on an c a pa c i tor  at  th l o ad   s i de   w as   r ep l ac e by     a   mo r c om pl ex   i mp ed an c ma tc hi ng   n etwo r k   i [ 16 ,   25 ].  T hi s   m atc hi ng   n etwo r k   tun ed     the   r ec e i v er  c oi l   a nd   tr a ns formed   the   l oa r es i s t an c v al ue   i nt o ne   t ha i s   op ti mu m.    T he   m atc hi ng   ne t wor k   was   al s o   i n tr od uc e i nt th s o urc s i de   i [2 5 - 27 ] In   [2 5] the   m atc hi ng   ne twork   de s i gn   was   i nte gr ate d   i nto   W E T   s y s tem   an d   di s p l ay e a   g oo d   p erfor m an c e.  Ma tc h i n g   ne twork  c an   be   de s i gn e d t o  ma x i mi s e t he   ou tp ut  p ower  fo r  trans fer  eff i c i en c y .   T hi s   pa pe r   foc us es   on   13 . 56   MHz   W E T i ord er  to   tak a dv an ta ge   of  th f a c tha al m os a l l   mi d -   an d   h i gh - en s ma r t ph o ne s   are   al r ea dy   NF C - en ab l ed .   T he   r ev ers l oo p   tec hn i qu e   i s   us e to   s tab i l i z th W T E   w he the   di s tan c b etwe en   bo t an ten na s   i s   s ho r t er  tha o pti mu o pe r at i n di s tan c e,  wi t ho ut  a ny   further   s y s tem   ad j us tme nt.   T he   M   pro du c e i s   c on tr ol l ed   by   i ntrod uc i ng   r ev ers l oo i nto   p l a na r   l oo an te nn a   ( P L A )   to   m i ni mi z t he   r a di c a l   c ha ng es   i n   W T E   wi t d i s t an c v ari an c e.   T hi s   me t h od   y i el ds   the   d ev el o pm en t   of  t he   pl an ar  r ev ers e l oo p a n ten na  ( P RL A ) .           F i g ure   1.  NF tr an s m i s s i on  s y s tem  [2 ]       2.  An t enn a D es ign   T he   i nd uc t i v c ou pl i ng   l i nk   c on s i s ts   of  t wo  a nte nn as   wi th  s e pa r at ex ter na l   ma t c hi ng   c i r c ui ts E ac h   ma tc hi n c i r c ui us es   pa r al l el   a nd   s e r i al   c ap ac i tors   t t un t he   an t en na s   f or   ma x i m um   W T E   at  t he   op erati n fr eq u en c y T he   an ten na s   are  de s i gn e to  be   s qu are  i ord er  to   fi i nt mo b i l ph on es ,   the r eb y   o pti mi z i ng   th av ai l ab l are a.  T he   P LA s   are   s i ng l s qu are  l o op s as   s ho wn  i F i gu r es   2   ( a )   and  ( b ) T he i r   s i de - l en g ths   are  s et  at  60   mm   a n 40   mm   for    the  tra n s mi t ter an d rec e i v er, r es pe c ti v e l y , fo r  a n o pe r at i ng   di s ta nc e d   of  5 0   m m.           ( a)       ( b)     F i g ure   2 .   ( a) T r an s m i tt er P LA   a nd   ( b)  r ec e i v er  P LA   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L KO MNIK   IS S N:  1 69 3 - 6 93 0       E nh an c em en al go r i t hm   for  r ev ers e l oo p t ec h ni qu e  on   pl a na r ... ( M oh am a d Ha r r i s   Mi s r an )   2715   A   c ou pl ed   pa i r   o o ne - tur s qu are  l oo ps   i w i r e l es s   en ergy   tr an s fer   l i nk   c an   be   i l l us tr ate i n   a   s i m pl i fi ed   e qu i v a l en c i r c u i t,   as   s h own   i n   F i gu r e   3   [2 8] .   T he   i nd u c tan c of  ea c h   P L A  c an   be  c a l c ul a ted   us i n g (1) , a l s o s tat e d i n [ 29 ] :      ,  = 0 . 635 [ ln ( 2 . 07 ) + 0 . 18 + 0 . 13 2 ]   ( 1)     where  µ   i s  th e c on d uc tor ( c op pe r )  p erme ab i l i ty , a n     = +   ( 2)           F i g ure   3.  E qu i v al en t c i r c ui for ant en n as  [ 28 ]       T he  av era ge  s i de   l en gth   of  the   P L A  i s  g i v en   by     = 0 . 5 ( + )   ( 3)     wi th  l a   a nd   l b   de no t i ng   t he   l arges an s ma l l es s i de   l e ng ths r es pe c t i v el y T ak i ng   the   s k i e ffe c i nto  c on s i d erat i on ,  th e  r es i s tan c e o f th e P LA ,   R   at   f   =  1 3.5 6   MHz , c an   be  c o mp u te d a s :     =  4 ( 1 )   ( 4)     =    ( 5)     where  ρ   i s   the   r es i s ti v i ty   of  c op pe r   ( 1. ×   10 - 8   W m),  A   i s   the   c r os s - s ec ti on a l   are o the   l o op   a nd   i s   t he   t ota l   l en g th  of  th P L A .   i s   th e   th i c k ne s s   of  t he   c on du c tor.  A r   a nd   c an   be   d ete r m i n ed     by  us i ng     = ×   ( 6 )     = 4 + 2   ( 7 )     where  w,  l s a nd   p   are   t h wi dth ,   s i d l en gth ,   g ap   l e ng th   an p ort  l i n l en gth   of   the   c on d uc tor  r es pe c ti v el y .   T he  W T E  o f th e e s ta bl i s he d l i nk  i s   c a l c ul a ted   as  [1 1]:   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                            IS S N: 16 93 - 6 93 0   T E L KO MNIK   V ol .   17 ,  No 6,  D ec em b er 20 19 :   27 1 3 - 2721   2716   = ( 1 + 1 + ) 2   ( 8 )     = 2     ( 9 )     where  Q TX   i s   the   q ua l i ty   f ac tor  of  the   tr an s mi tt i n a nte n na   an Q RX   i s   the   qu al i ty   fac tor  of    the  r ec e i v i n g a n ten na bo th  are de fi n ed   as      = 2        (1 0 )      = 2        (1 1 )     k   i s  th e c o up l i n g c oe ff i c i en be twe en   bo th  an t en na s  an d c an  b e d ete r m i ne d u s i ng :     =       (1 2 )     t he  m utu al   i n du c tan c e  be t w ee bo th  an t en n as M ,  c an   be  o bta i ne d u s i ng  [ 29 ] :     = 2 2 2 ( 2 + 2 + 2 ) 3 2 ( 1 + 15 32 2 + 315 1024 4 ) ( 4 ) 1 +   (1 3 )     = 2 2 2 2 + 2 + 2   (1 4 )     r min   and  r ma x   are  t he   c orr e s po nd i ng   s ma l l er  an l arg er  s i de   l e ng ths   of  th s qu are  an t en na s ,   r es pe c ti v el y H ere,  X   i s   th ha l s i d l e ng t of  t he   tr an s mi t ter  an ten na   a nd   Y   i s   the   ha l s i d l en gth   of   th r ec e i v er  a nte nn a.   d   de no t es   th di s ta nc b etwe en   the   tr a ns mi tt er  an d   r ec ei v er   of   the   P L A  s y s tem .   In  terms   of  m utu al   i nd uc ta nc be tw ee tr a ns mi tte r   a nd   r ec ei v er  P LA M   i s   i nv ers el y   proport i on al   to   th d i s tan c e as   s h own   i F i gu r e   4.   In   t he ory hi g v a l ue s   of   M   wi l l   prod uc hi g h   W T E ;   ho wev er,  thi s   i s   on l y   tr ue   i bo th   P LA s   are  pe r fec tl y   m atc he d I f i x ed   ma tc h i ng   c i r c u i ts   for  i nd uc ti v W E T t he   h i gh es W T E   wi l l   b o bta i n e at  ma tc hi ng   op erat i ng   d i s tan c e,  w hi c h   i n   th i s   c as i s   5 0   mm .   Dev i ati o fr om   th i s   o pe r at i ng   d i s tan c w i l l   great l y   r ed uc e   the   W T E   of    the   s y s tem F urt he r   d i s ta nc fr om   t he   o pe r at i n p oi nt  wi l l   r e du c M   v al u e,   al s c au s i ng     W T E  r e du c ti on .           F i gu r 4 .   M utu al   i n du c tan c e,  M   v ers us  d i s tan c be tw e en  P LA s   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L KO MNIK   IS S N:  1 69 3 - 6 93 0       E nh an c em en al go r i t hm   for  r ev ers e l oo p t ec h ni qu e  on   pl a na r ... ( M oh am a d Ha r r i s   Mi s r an )   2717   Me an wh i l e c l os er  d i s ta nc fr om   th op erat i ng   p oi nt  w i l l   i nc r ea s th b etwe e   P L A s   an c r ea t the   ov e r - c ou pl i ng   c on di t i on as   c ha r ac teri z e by   fr eq u en c y   s pl i tt i ng   [13 ]   T he  ov er - c ou p l i ng   ph en o m en wi l l   de c r ea s the  W T E   greatl y ,  ev en  whe i s   hi g h a t   tha t  po i nt .   In  the ory the   W T E   c an   b e   s tab i l i z ed   by   m ai nta i n i ng   a   c on s tan M,  i r r es pe c ti v o f   the   di s t an c e.  T hi s   c an   b ac hi ev ed   by   i ntrod uc i n r ev ers l oo i t he   tr a ns mi t ter  an ten na pro du c i ng     P RL A as   s ho wn  i F i g ure  5   ( a).  T he   r ec ei v er  an te n na   wi ll  b us i n g   i n i ti al   s i n gl s qu are  l o op   an te nn as   pres en te i F i gu r ( b).  T h i s   r ev ers l o op   wi l l   ge n erate  a op po s i t M,  as   s ho w i F i gu r 6.  T he   n et  r es ul wi l l   be   r ed uc t i on   i t he   a l t erati o of  as   the   c o up l ed   an ten na s   are   broug ht  c l os er t og e the r .           ( a)       ( b)     F i gu r 5 .   ( a) T r an s m i tt er P RLA   an ( b)  r ec ei v er  P RL A           F i gu r 6 .   M utu al   i n du c tan c e,  M   v ers us  d i s tan c be tw e en  P RL A s       T he   fi r s s ta ge   i ob t ai n i n the   s i de   l en gth   of  t he   r ev er s l oo r eq ui r es   t he   c h oi c e   of  tw po i nts   of  di s t an c e.  T he   f i r s t   po i nt  i s   a op ti mu m   op erat i ng   di s t an c e,  whi l e   the   s ec on i s   c l os er  d i s tan c t ha t he   form er.  B as ed   o ( 13 ) ma i nt ai ni n the   v al ue   of  at  t he s e   two  po i nts   wi l l   r es ul i n   s t ab l W T E T h e   s i z o t he   r ev ers e   l oo p   to   ma i nta i c o ns tan t   M   at   b oth   po i nts   c a n   be  o bta i ne d b y  s ol v i ng  ( 15 ) . M at l ab  i s  us e d t o s o l v e t h e p r op os ed   eq u ati on .   M1 ,2  are c a l c ul a ted   us i n g:     1 , 2 = 1 , 2 2 1 , 2 2 2 ( 1 , 2 2 + 1 , 2 2 + 1 , 2 2 ) 3 2   ( 1 + 15 32 + 315 1024 1 , 2 4 ) ( 4 ) 1 +   ( 15 )     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                            IS S N: 16 93 - 6 93 0   T E L KO MNIK   V ol .   17 ,  No 6,  D ec em b er 20 19 :   27 1 3 - 2721   2718   1 , 2 = 2 1 , 2 2 1 , 2 2 1 , 2 2 + 1 , 2 2 + 1 , 2 2   ( 16 )     where  A 1, 2,  B 1,2   an d 1, are  t he   ha l f - s i de   l e ng t of  th tr an s mi tt er,  th h al f - s i de   l en g th  of    the   r ec ei v er  an the   d i s tan c be twee P R LA s   at  d i ffe r en po i nts r es pe c ti v e l y If  A 1,  B 1,  d1 A 2   an d2   ar k no w n,  th o p ti mu s i z of  t he   r ev ers e   l oo s i d l en g th,   B c a be   c al c u l at ed   T he   c al c u l at ed   v a l ue   of  B i s   a op ti mu m   v al u of   r ev ers l oo s i de   l en gth   tha produc es   hi g he s t a nd   mo s t s tab l W T E  at   a d i s tan c be tw ee n  a nte n na s  c l os er t ha n  ma tc h i ng  d i s tan c e.   T tun t he   s y s tem   for  op ti mu p erf orm an c at  =   1 3.5 6 MHz bo t P L A s   an P RL A s   wer ma tc h ed   t 50   i mp ed an c es   us i ng   ex t erna l   c a pa c i tor  n etwo r k s as   s ho w i F i gu r 6.  F ul l - w av s i mu l at i o ns   wer c arr i ed   o ut  i CS T   to  as c ertai t he   eff ec on   W T E   wi th  d i s tan c e   T he  an ten na s  were  th e n f a bric a ted  to  v a l i da t e t h e s i m ul at ed  r es u l ts .       3.  Re sult a n d  An aly s is   S i mu l ate an t en n as   are  ma tc he us i n M i ni   Ma tc ma tc h i ng   t ec hn i qu i n   CS T   T wo  c ap ac i tors   ar us e d   at  ea c h   an t en n t el i m i na t t he   r ea c tan c e   c om p on en a nd   ge   r es on an c a 13 . 56   MH z as   s ho wn  i F i g ure  3.  T hi s   ma tc h i ng   s ta ge   i s   v e r y   i mp ortan to  en s ure  th ma x i mu po s s i bl o utp ut  po wer   wi l l   be   de l i v ere d.  T he   f ab r i c at ed   tr a n s m i tte r s   P L A   an P RL A   are  s ho wn  i F i gu r 7,  wi th  th ma tc h i n c i r c ui s ho w i th i ns e t.  T he   c ap ac i tan c e   v al ue s  ar e s ho w n i n Tab l 1,  wh i l e Fi gu r e 8  s ho ws  th e  l ab  me as urem en t s et up .           F i gu r e   7.   F a bric ate P LA  a nd  P RL A           F i gu r 8 .   M ea s ure me n t s et up  i n l ab   us i ng  v ec tor ne tw ork  an al y s er     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L KO MNIK   IS S N:  1 69 3 - 6 93 0       E nh an c em en al go r i t hm   for  r ev ers e l oo p t ec h ni qu e  on   pl a na r ... ( M oh am a d Ha r r i s   Mi s r an )   2719   T ab l e  1.   C ap ac i tor v a l ue s  f or matc h i ng  c i r c ui t   P L A   P R L A   C a p a c it o r   V a lue   ( p F)   C a p a c it o r   V a lue   ( p F)   C S T   A c t u a l   C S T   A c t u a l   C 1   7 4 . 5   75   C 1   5 2 . 5 8   52   C 2   6 5 0 . 3   651   C 2   541   545   C 3   1 0 8 5 . 8   1090   C 3   1117   1120   C 4   1 0 4 . 9   105   C 4   69   68       T he   M   of   th s y s tem   us i n P R LA   i s   s h own   i n   F i gu r 9.   E v e th ou g t he   P R L A   h as     l ower  c o mp ar ed   to  the   P L A ,   the   M   for   the   P RL A   l oo i s   mu c h   m ore  s ta bl ov er  di s t an c e.   T hi s   e ns ures   th r e du c ti on   o t he   ov er - c ou pl i n eff ec at  c l os er  d i s tan c es ac c ordi ng l y ,   fr eq ue nc y - s pl i tt i ng   ph e no m en c a be   mi ni mi z e d.  T h W T E   a l terat i o n,  w i th  s h orter   c ou p l i ng   di s tan c es  t ha n  th e  ma tc hi n g d i s t an c e,  i s  th us  r e du c ed .   In  F i g ure  9,  t he   to tal   pro du c ed   by   th P LRA   i s   s ho wn.  T ota l   i s   de c r ea s e b ec au s the   r ev ers l oo p   i P RL A   i n tr od uc e ne g ati v e   M.   T he   ma x i mu m   M   o bta i ne i nd i c ate s   tha t     the   op t i mu W T E   c an   be   ac hi ev e a p erfec tl y   ma tc he d   c on d i ti on s Her e,   the   ma x i m um   W T E   c an   be   r ea c he a ma tc h i ng   d i s tan c e   eq ua l   to   25   m m.   F i gu r 10   s h ows   th W T E   a l terat i o of  bo th   P LA s   an d   P RLA s   an t en na s   for  v ari ou s   di s ta nc es E v e th ou gh   t he   W T E   f or  P RL A   i s   l ower   tha P L A   at  ma tc h i ng   di s t a nc e,  W T E   f or  P RL A   ha s   be tte r   s tab i l i ty   th an   P L A F r e q ue nc y   s pl i tt i ng   ph en om en a   h as   be en   r ed u c ed   gre atl y   by   i ntro du c i ng   r ev ers l oo p   i nto   P RL A .   A s   r es u l t,  W T E   for P R LA   at  c l os er  di s ta nc e  from m atc hi ng   di s ta nc e i s   hi g he r  th an   P L A .           F i gu r 9.   T ot al   mu t ua l  i nd u c tan c e,   M   v ers us  d i s tan c e   be twe en   P RL A s           F i gu r 10 .   T r a ns fer eff i c i en c y  wi th  d i s tan c al t erat i on   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                            IS S N: 16 93 - 6 93 0   T E L KO MNIK   V ol .   17 ,  No 6,  D ec em b er 20 19 :   27 1 3 - 2721   2720   F i gu r 1 c om p ares   the   W T E   p erfor ma nc of  t he   P RL A   an c on v en t i o na l   P LA   as     the  op erati ng  d i s tan c e  i s  v a r i ed .  Di ffe r e nc es  i n c a pa c i t or v al ue s  w i t hi n  a  5%  t ol er a nc c on tr i b ute   to  di f ferenc es   b etwe en   t he   s i m ul a ti o an me as u r em en r es u l ts No n - ex i s t en v al ue s   for  r eq ui r e d c ap ac i tors  i n t h ma r k et  a l s o l ed  t o t h i s  d i s s i mi l arit y .   Howev er,   the r i s   ac c ep tab l ag r e em e nt   be t wee t he   me as ure an d   s i m ul ate pr ofi l es   of  W T E O v era l l ,   th P LR A   i s   s ho w to   s tab i l i s th W T E   at  c l os er  d i s tan c es A i mp r ov em en of  15 0%  for  S 21   a d i s ta nc of  1 0m i s   r ec orded In  ad di t i on the   P LR A   i s   a bl t ma i nt ai n   S 21   ov er  0. at  gr ea ter  d i s tan c tha the   c on v e nti on al   P LA P L A   ha s   S 21   l arger   tha 0. fr om   25   mm   t 75   m wh i l P R LA   m an a ge   to  m ai nta i S 2 ab ov 0 .5  fr om   up   to  60   mm whi c h   produc e ra ng e  i mp r ov em en t o f 2 0%.           F i gu r 11 .   T r a ns fer eff i c i en c y  wi th  v arie d d i s tan c es       4.  Co n clus ion   W T E   c an   be   s ta bi l i s e o v er  s ho r ter  c ou pl i n di s ta nc es   by   us i ng   t he   r ev ers l o op   tec hn i qu e   a a   c l os er  d i s ta nc e.  B y   c on tr ol l i n the   i nc r ea s i n   m utu a l   i n du c ta nc be twe en   a   pa i r   of  c ou p l ed   a nte nn as   at  s ho r ter  di s t an c es the   al t erati o of  W T E   i s   r ed uc ed .   T hi s   l ea ds   to    an  i mp r ov e me n t i n t h e s tab i l i ty  of   W E T .       Ackno w ledg em ent s   T he   au t ho r s   wou l l i k t tha nk   Un i v ers i t i   T ek ni k al   Ma l ay s i Me l ak ( UT e M )   for  s up po r ti ng   thi s   r es e arc w ork   un de r   t he   grant  P J P / 2 01 7/F K E K K /HI1 3/S 01 5 41 T hi s   r es ea r c h   al s o w as  s up po r t ed   by  Uni v ers i ti  Tek n ol og i  Ma l ay s i a .       Ref er en ce s   [1 ]   Sh o k i   H Is s u e s   a n d   i n i ti a t i v e s   fo p r a c t i c a l   d e p l o y m e n o wir e l e s s   p o wer  tra n s f e te c h n o l o g i e s   in  J a p a n Pro c e e d i n g s  o th e  I EE E 2013 1 0 1 ( 6 ) 1312 1 3 2 0 .   [2 ]   h tt p // ww w.m o u s e r .c o m /p d f d o c s /. . .. .ST M i c ro e l e c tro n i c s In t r o d u c ti o n to NFC.p d f A c c e s s e d   2 1 st   J u n e   2 0 1 6   a 4 : 0 0  p m .   [3 ]   Stro m m e E,   J u rv a n s u u   M Tu i k k a   T,   Y l i s a u k k o - O j a   A,  Rap a k k o   H,   Ve s te ri n e n   J .   NFC - En a b l e d   Wi re l e s s   C h a rg i n g .   2 0 1 2   4 th   In te rn a ti o n a l   Wo rk s h o p   o n   Nea Fi e l d   Co m m u n i c a ti o n   (NFC) .     2012 36 41.   [4 ]   J o l a n i   F,   Yu   Y,  C h e n   Z Nov e l   Pl a n a r   Wi r e l e s s   Po we Tra n s fe r   S y s te m   wit h   Stro n g   Cou p l e d   M a g n e ti c  Re s o n a n c e s 2 0 1 4   I EEE  In te rn a ti o n a l   Wi re l e s s  S y m p o s i u m  (I WS).  2 0 1 4 1 - 4.   [5 ]   M o ri   K,   L i m   H,   Ig u c h i   S,   I s h i d a   K,   Ta k a m i y a   M S a k u r a i   T Po s i t i o n i n g - fr e e   r e s o n a n wir e l e s s   p o w e r   tra n s m i s s i o n   s h e e t   wit h   s ta g g e re d   re p e a t e c o i l   a rra y   ( SRC A) IEEE  An te n n a s   a n d   Wi re l e s s   Pro p a g a ti o n  L e t te r 2 0 1 3 11 1710 - 1 7 1 3 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L KO MNIK   IS S N:  1 69 3 - 6 93 0       E nh an c em en al go r i t hm   for  r ev ers e l oo p t ec h ni qu e  on   pl a na r ... ( M oh am a d Ha r r i s   Mi s r an )   2721   [6 ]   L e e   WS,   O h   KS,  Y u   J W Di s t a n c e - i n s e n s i ti v e   w i re l e s s   p o w e tra n s fe r   a n d   n e a r - fi e l d   c o m m u n i c a t i o n   u s i n g   a   c u rre n t - c o n tro l l e d   l o o p   wit h   a   l o a d e d   c a p a c i ta n c e IEEE  Tr a n s a c t i o n s   o n   An te n n a s   a n d   Pro p a g a ti o n 2 0 1 4 62 ( 2 ) 936 - 940.   [7 ]   M a i   R,  Zh a n g   Y,  Dai   e a l th re e - c o i l   i n d u c t i v e l y   p o we tra n s fe s y s te m   wit h   c o n s t a n v o l t a g e   o u tp u t En e r g i e s  J o u rn a l 2 0 1 8 1 1 (3 ) 637 - 649 .   [8 ]   Ric k e tt s   DS,   Cha b a l k o   M J Hi l l e n i u s   A O p t i m i z a t i o n   o W i re l e s s   P o wer  Tr a n s f e fo r   M o b i l e   Rec e i v e r s   Us i n g   Au t o m a ti c   Dig i t a l   Cap a c i ta n c e   T u n i n g 2 0 1 3   Eu ro p e a n   M i c r o wav e   Con fe r e n c e   (Eu M C) 2013 1 515 - 518 .     [9 ]   Ki m  Y,  L i m  S Hig h  e ff i c i e n m i s a l i g n e d  wi re l e s s  p o wer  tr a n s f e r u s i n g  m a g n e ti c  r e s o n a n c o u p l i n g  a n d   a d d i t i o n a l   c a p a c i t o r As i a - Pa c i fi c   M i c ro wav e  Co n f e re n c e   Pr o c e e d i n g s AP M C 2 0 1 2 1 0 4 9 - 1051.   [1 0 ]   Ah n   D Ho n g   S W i re l e s s   Po wer  Tra n s fe r   Res o n a n c e   Co u p l i n g   A m p l i fi c a ti o n   b y   L o a d - M o d u l a ti o n   Swit c h i n g  Co n tro l l e r IEEE  T ra n s a c ti o n s   o n  I n d u s tri a l  El e c tro n i c s 2 0 1 4 62 ( 2 ) 898 - 9 0 9 .   [1 1 ]   L e e   WS So n   WI ,   O h   KS,  Y u   J W Con ta c tl e s s   e n e rg y   tr a n s fe s y s te m s   u s i n g   a n t i p a r a l l e l   re s o n a n t   l o o p s IEEE  Tr a n s a c t i o n s  o n  I n d u s tri a l  El e c tro n i c s 2 0 1 1 60 ( 1 ):  3 5 0 - 3 5 9 .   [1 2 ]   Zh o n g   WX,   Z h a n g   C,  L i u   X,   Hui   SR M e th o d o l o g y   fo r   M a k i n g   a   3 - Coi l   Wi r e l e s s   Po we Tra n s fe r   Sy s te m   M o r e   E n e rg y   E ff i c i e n t   Th a n   a   2 - Coi l   Cou n te r p a rt   fo r   Ex t e n d e d   Tra n s m i s s i o n   Di s ta n c e IEE E   Tra n s a c t i o n s  o n  Po wer  El e c tr o n i c s 2 0 1 4 30 ( 2 ) 933 - 9 4 2 .   [1 3 ]   Im u ra   T,   Hori   Y M a x i m i z i n g   Ai G a p   a n d   Eff i c i e n c y   o M a g n e ti c   Re s o n a n Co u p l i n g   f o r   Wi re l e s s   Po wer  Tra n s fe Us i n g   Eq u i v a l e n Cir c u i a n d   Neu m a n n   Fo rm u l a IEEE  Tra n s a c t i o n s   o n   In d u s tr i a l   El e c tr o n i c s 2 0 1 1 58 ( 10 ) 47 46 - 4 7 5 2 .   [1 4 ]   Be h   TC,  Ka to   M I m u ra   T,   O h   S,  Hori   Y.   Au to m a t e d   i m p e d a n c e   m a t c h i n g   s y s t e m   f o ro b u s wir e l e s s   p o wer  tra n s f e v i a   m a g n e ti c   r e s o n a n c e   c o u p l i n g IEEE  Tra n s a c ti o n s   o n   In d u s tri a l   El e c tro n i c s 2 0 1 2 60 ( 9 ) :   3689 3 6 9 8 .   [1 5 ]   Pa rk   J T a k   Y,   Ki m   Y,  K i m   Y,  Nam   S In v e s ti g a ti o n   o f   a d a p ti v e   m a t c h i n g   m e t h o d s   f o n e a r - f i e l d   wir e l e s s   p o wer  tr a n s fe r IEEE  Tra n s a c t i o n s  o n  An te n n a s  a n d  Pro p a g a ti o n 2 0 1 1 59 ( 5 ) :   1 7 6 9 1 7 7 3 .   [1 6 ]   Sa m p l e   AP,   W a te rs   BH,   Wi s d o m   ST S m i th   J R En a b l i n g   s e a m l e s s   wir e l e s s   p o wer   d e l i v e r y   i n   d y n a m i c  e n v i r o n m e n t s Pro c I EEE 2013 1 0 1 ( 6 ) 1 3 4 3 1 3 5 8 .   [1 7 ]   Sa m p l e   AP,  M e y e DT,  S m i th   J R An a l y s i s e x p e r i m e n ta l   re s u l t s a n d   ra n g e   a d a p ta t i o n   o f   m a g n e ti c a l l y   c o u p l e d   re s o n a to rs   f o wir e l e s s   p o wer  tra n s fe r IEEE   Tra n s a c ti o n s   o n   In d u s tri a l   El e c tr o n i c s 201 0 58 ( 2 ) :   5 4 4 554 .   [1 8 ]   J a n g   B J L e e   S,  Yo o n   H Hf - Ba n d   Wi r e l e s s   Po wer  Tr a n s fe Sy s te m Con c e p t Is s u e s a n d   Des i g n Pro g El e c tro m a g n Re s s 2 0 1 2 124 :   2 1 1 2 3 1 .   [1 9 ]   Tri g u i   A Ha c h e d   S M o u n a i m   F Am m a ri   AC Sa wa n   M In d u c ti v e   Po wer  Tra n s f e Sy s te m   wit h     Se l f - Cal i b ra t e d   Pr i m a r y   Re s o n a n t   Fre q u e n c y IEEE  Tr a n s .   Po wer  E l e c tro n 2 0 1 5 30 ( 11 ) :     6078 6 0 8 7 .   [2 0 ]   Zh a o   C,   Wa n g   Z Du  J ,   Wu   J Zo n g   S He  X Ac ti v e   re s o n a n c e   wir e l e s s   p o wer   tra n s fe r   s y s te m   u s i n g   p h a s e   s h i ft   c o n tr o l   s tra t e g y Ap p l Po we El e c tro n Con f.   Ex p o (APEC) .   2 0 1 4   Twe n t y - Nin th   An n u ,   IEEE 2 0 1 4 :   1 3 3 6 1341 .   [2 1 ]   Hu  W,   Zh o u   H,  Den g   Q G a o   X O p ti m i z a t i o n   a l g o r i th m   a n d   p r a c t i c a l   i m p l e m e n ta t i o n   fo 2 - c o i l   wir e l e s s   p o wer  tr a n s fe s y s te m s 2 0 1 4  Am C o n tro l  Co n f .   2 0 1 4 :   4 3 3 0 4 3 3 5 .   [2 2 ]   Rol a n d   M ,   Wi t s c h n i g   H,  M e rl i n   E,  Sa m i n g e C Au to m a t i c   i m p e d a n c e   m a t c h i n g   fo r   1 3 .5 6   M Hz   NFC   a n te n n a s Pro c 6 th   I n t.   S y m p Com m u n .   Sy s t.   Net work s   D i g i t.   S i g n a l   Pr o c e s s - CSN DSP  0 8 2 0 0 8 :   288 2 9 1 .   [2 3 ]   Wi ts c h n i g  H,  Rol a n d  M G o s s a r M En z i n g e r H Pa r a m e te r c h a ra c t e ri s a ti o n  a n d   a u to m a t i c  i m p e d a n c e   m a tc h i n g   o 1 3 .5 6   M Hz   NF a n te n n a s El e k tr o te c h n i k   u n d   In f o rm a ti o n s te c h n i k 2 0 0 9 126( 11 ) :     415 4 2 2 .   [2 4 ]   Yi l m a z   M Kr e i n   PT R e v i e o b a tt e ry   c h a rg e r   to p o l o g i e s c h a rg i n g   p o wer  l e v e l s a n d   i n fr a s tru c tu r e   fo r p l u g - i n  e l e c tr i c  a n d   h y b r i d   v e h i c l e s IEEE  Tr a n s Po wer  E l e c tro n 2 0 1 3 28 ( 5 ) :   2 1 5 1 2 1 6 9 .   [2 5 ]   Cov i c  GA Bo y s  J T In d u c ti v e   Po wer  Tra n s fe r Pro c IEEE.  2 0 1 3 1 0 1 (6 ) 1 2 7 6 1 2 8 9 .   [2 6 ]   Ku rs   A,  Ka ra l i s   A,  M o f fa tt   R ,   J o a n n o p o u l o s   J D,  F i s h e P,   So l j a č i ć   M W i re l e s s   p o wer  t ra n s f e v i a   s tro n g l y  c o u p l e d  m a g n e ti c  re s o n a n c e s J .  Sc i e n c e 2 0 0 7 3 1 7 (5 8 3 4 ) :   83 86.   [2 7 ]   M a y o rd o m o   I Dräg e T,   Sp i e s   P,  B e rn h a r d   J Pf l a u m   A A n   o v e rv i e o f   te c h n i c a l   c h a l l e n g e s   a n d   a d v a n c e s  o i n d u c ti v e  wi re l e s s  p o wer  tr a n s m i s s i o n Pr o c IE EE.  2 0 1 3 1 0 1 (6 ) 1302 1 3 1 1 .   [2 8 ]   We i   X,  Wa n g   Z,   Da i   H Cr i ti c a l   Re v i e o Wi re l e s s   Po wer   Tra n s fe v i a   Stro n g l y   Cou p l e d   M a g n e t i c   Res o n a n c e s E n e rg i e s   J o u r nal 2014 4 3 1 6 - 4 3 4 1 .   [2 9 ]   Raj u   S,  Wu   R,  Cha n   M Yu e   CP M o d e l i n g   o M u tu a l   Co u p l i n g   Be twe e n   Pl a n a In d u c to r s   i n   Wi r e l e s s   Po wer  Ap p l i c a ti o n s IEEE  Tra n s a c ti o n s   o n  Po wer  El e c tro n i c s 2 0 1 3 29( 1 ) 481 4 9 0 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.