Разработиха нов метод за зареждане на IoT устройства от 5G мрежите

Учени от Технологичния институт в Джорджия откриха иновативен начин за превръщането на 5G мрежите в безжични енергийни мрежи за зареждане на различни IoT устройства. Екипът от изследователи разработва гъвкава токоизправителна антена (ректена), базирана на леща на Ротман, която може да улавя вълните в милиметровия диапазон при честота 28 GHz.

Федералната комисия по далекосъобщения на САЩ разрешава безпрецедентно висока плътност за 5G мрежите в сравнение с предходни клетъчни мрежи. Макар съвременните 5G мрежи да са изградени предимно за комуникация, те крият и огромен потенциал за улавяне на неизползваната енергия, която иначе би била загубена.

“Благодарение на тази иновация имаме голяма антена, която работи при по-високи честоти и може да получава енергия от всички направления. Това прави антената много по-практична”, отбелязва Джими Хестър, съосновател на филиал на Технологичния институт в Джорджия, разработващ технология за 5G радиочестотна идентификация (RFID). Чрез новото решение цялата уловена от антените електромагнитна енергия от една посока се подава в един-единствен токоизправител, което води до максимизиране на ефективността.

“В миналото са правени опити да се улови енергията при високи честоти от порядъка на 24 или 35 GHz, но в тези случаи антените работят само ако са насочени към източника на излъчване. Досега не съществуваше начин да се увеличи ъгълът им на обхват”, обяснява Алине Еид, старши изследовател в лаборатория ATHENA към Школата по електро- и компютърно инженерство в института.

Лещата на Ротман осигурява 6 зрителни полета едновременно, което позволява улавянето на вълни от няколко посоки. Тя се използва като междинен компонент между приемащите антени и токоизправителите за улавяне на енергията от 5G мрежата.

При демонстрации изследователският екип постига улавянето на 21 пъти повече енергия в сравнение с референтен аналог при поддържане на идентичен ъглов обхват. Системата може да отвори вратата към нова пасивна, широкообхватна радиочестотна идентификация в милиметровия диапазон, захранвана чрез 5G, за носими и повсеместно разпространени IoT приложения. Учените прилагат адитивно производство за отпечатване на уловителите с размер на човешка длан върху множество гъвкави и твърди субстрати. Предоставянето на опции за 3D и мастиленоструен печат ще направи системата по-достъпна за широк диапазон от потребители, платформи, честоти и приложения.

“Факт е, че 5G ще бъде навсякъде, особено в градските райони. Ще можем да заменим милиони или десетки милиони батерии на безжични сензори, най-вече в приложения, свързани с интелигентни градове и смарт земеделие”, коментира Емануил Тенцерис, професор в Школата по електро- и компютърно инженерство в института. Според Тенцерис енергията като услуга (power as a service) ще бъде следващото голямо приложение за телеком индустрията, точно както данните задминаха гласовите услуги като основен генератор на приходи. Изследователите от екипа са най-развълнувани от перспективата операторите да се възползват от технологията за предоставяне на енергия “по въздуха” при поискване, елиминирайки нуждата от батерии.