Устройство размером с игральную карту превращает сети 5G в беспроводные электросети
Команда из Технологического института Джорджии анонсировала первую в мире выпрямительную антенну размером с игральную карту, напечатанную на 3D-принтере, которая может собирать электромагнитную энергию из сигналов 5G и использовать ее для питания устройств, фактически превращая сети 5G в беспроводные электросети.
Беспроводная связь отправляет в воздух достаточное количество энергии. На протяжении многих лет ученые прилагали усилия, чтобы эту энергию, подобно урожаю, собрать. В свое время целью некоторых сторонних проектов становились сигналы Wi-Fi ближнего действия, телетрансляции и радиосигналы. Одно разработанное устройство даже "обещало" увеличить срок службы батареи смартфона на 30 процентов, просто собирая часть радиоволн, генерируемых самим телефоном.
Но связь 5G открывает совершенно новые возможности. "Технология 5G была разработана для невероятно быстрой связи с малой задержкой", - говорится в последнем исследовании команды Технологического института Джорджии, опубликованном в рецензируемом журнале Scientific Reports. "Для этого были приняты частоты миллиметрового диапазона. Не ведая того, архитекторы 5G создали беспроводную электросеть, способную питать устройства на расстояниях, намного превышающих возможности любых существующих технологий".
По словам исследователей, сбор энергии миллиметрового диапазона был возможен и раньше. Но во многих случаях это было непрактично, потому что сбор энергии на больших расстояниях, как правило, требует больших выпрямляющих антенн. И чем больше становятся эти выпрямляющие антенны, тем уже область их действия. А чтобы они работали, вы должны держать ректенну направленной прямо на источник энергии.
Команда решила эту проблему, используя компонент под названием линза Ротмана - остроконечная пластина в центре карты. Линзы Ротмана удобны в ряде приложений миллиметрового диапазона в качестве инструмента формирования луча. Они эффективно превращают один большой узкоугольный антенный луч с высоким коэффициентом усиления в серию одновременных антенных лучей, покрывающих гораздо более широкий угол. Они позволяют радиолокационным системам видеть цели в нескольких направлениях без необходимости поворачивать или перемещать сам радар.
Добавив линзу Ротмана к своей конструкции ректенны, команда говорит, что теперь у нее есть печатная гибкая система сбора энергии, которая не зависит от направления, получает энергию с любого направления и способна потреблять в 21 раз больше энергии, чем "упомянутый аналог", предлагающий такое же угловое покрытие.
Об огромных мощностях речь пока не идет. Команда говорит о возможности сбора до 6 микроватт на расстоянии около 180 метров от передатчика 5G. Но и этого будет более чем достаточно для питания небольших датчиков и устройств, в частности, в среде Интернета вещей. А тот факт, что новый дизайн ректенны пригоден для печати, гибок и хорошо работает даже в изогнутом состоянии, означает, что она также может быть использована в носимых устройствах.
"Дело в том, что 5G будет везде, особенно в городских районах. Вы можете заменить миллионы или десятки миллионов батарей беспроводных датчиков, особенно для умных городов и интеллектуальных сельскохозяйственных приложений", - подчеркнул Эммануил Тенцерис, профессор гибкой электроники Школы электротехники и компьютерной инженерии Технологического института Джорджии.
Точно так же, как данные обогнали голос и стали ключевым источником дохода для поставщиков телекоммуникационных услуг, Тенцерис предсказывает, что беспроводное питание существенно пополнит ассортимент услуг в эпоху 5G.
Предлагаем вашему вниманию короткое видео от команды учееых, которая проводила исследование.
