圖片來源：Christopher Moore,Georgia Tech
喬治亞理工學(xué)院的一個團(tuán)隊剛剛宣布了一項世界首創(chuàng):一個撲克牌大小的3D打印整流天線，它可以從5G信號中獲取電磁能量，并將其用于為設(shè)備供電，將5G網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)變?yōu)闊o線電網(wǎng)。
無線通信向空氣中釋放了大量的能量，這些年來，研究人員做了很多努力來收集這些能量。短距離Wi-Fi信號一直是幾個項目的目標(biāo)，電視廣播和無線電信號一直是其他項目的重點(diǎn)。有一種設(shè)備甚至希望通過收集手機(jī)自身產(chǎn)生的無線電波，將智能手機(jī)的電池壽命延長30%。
但5G通信提供了一個全新的機(jī)會。喬治亞理工學(xué)院團(tuán)隊發(fā)表在《科學(xué)報告》上的最新研究稱:“5G是為快速和低延遲通信而設(shè)計的。為此，F(xiàn)CC采用了毫米波頻率，并允許前所未有的高輻射功率密度。因此，5G的設(shè)計者已經(jīng)在不知不覺中創(chuàng)建了一個無線電網(wǎng)，能夠在遠(yuǎn)超任何現(xiàn)有技術(shù)能力的范圍內(nèi)為設(shè)備供電。”
研究團(tuán)隊說，毫米波能量收集已經(jīng)有一段時間了，但在很多情況下還沒有實際應(yīng)用，因為遠(yuǎn)程能量收集往往需要大型整流天線，這些整流天線越大，它們的視野就會變得越窄;你必須讓整流天線對準(zhǔn)電波源才能讓它們工作。
該團(tuán)隊使用一種名為“羅特曼透鏡”(Rotman lens)的組件解決了這個問題。羅特曼透鏡作為波束形成工具，在毫米波應(yīng)用范圍內(nèi)非常方便，可以有效地將單一的、大的、高增益的、窄角度的天線波束轉(zhuǎn)換成一系列同時覆蓋更寬角度的天線波束。例如，它們允許雷達(dá)系統(tǒng)在多個方向上看到目標(biāo)，而無需旋轉(zhuǎn)或移動雷達(dá)本身。
通過在整流天線設(shè)計中添加羅特曼透鏡，該團(tuán)隊表示，他們現(xiàn)在已經(jīng)得到了一個可打印、可彎曲的能量收集系統(tǒng)，該系統(tǒng)不依賴于方向，接收來自任何方向的能量，能夠吸引21倍于“參考對手”的能量，提供相同的角度覆蓋。
該團(tuán)隊表示，在大約180米的地方，5G發(fā)射器應(yīng)該可以接收約6微瓦的電能。但這樣的數(shù)字足以為一系列小型傳感器和設(shè)備供電，尤其是在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，只需收集那些原本會被浪費(fèi)掉的能源。事實上，新的整流天線設(shè)計是可打印的、靈活的，即使在彎曲的情況下也能工作得很好，這意味著它可以在可穿戴應(yīng)用中使用。
“我從事能源收集的常規(guī)工作至少有六年了，在這期間的大部分時間里，現(xiàn)實世界中，似乎并沒有讓能量收集工作有效的鑰匙，因為FCC對功率發(fā)射和聚焦的限制。”Atheraxon的高級實驗室顧問、首席技術(shù)官和聯(lián)合創(chuàng)始人Jimmy Hester說，“隨著5G網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)，這實際上是可行的，我們已經(jīng)證明了這一點(diǎn)。這非常令人興奮——我們可以擺脫電池了。”Atheraxon是喬治亞理工學(xué)院開發(fā)5G RFID技術(shù)的子公司
“事實是，5G將無處不在，尤其是在城市地區(qū)。你可以更換數(shù)百萬或數(shù)千萬的無線傳感器電池，特別是在智能城市和智能農(nóng)業(yè)應(yīng)用中。”佐治亞理工學(xué)院電氣與計算機(jī)工程學(xué)院柔性電子學(xué)教授Emmanouil Tentzeris說。
就像數(shù)據(jù)取代語音成為電信供應(yīng)商的主要收入來源一樣，Tentzeris預(yù)測，無線按需供電將成為5G時代的下一個重要服務(wù)。
