nw_mm-wave-harvester_1200x800-100883098-large

شارژ دستگاه‌های IoT با سیگنال‌های موج میلی‌متری در ۵G

در ۳ دقیقه این متن را بخوانید

به گفته محققان دانشگاه Georgia Tech، یک آنتن چاپ شده ۳D می‌تواند سیگنال های موج میلیمتری ۵G با فرکانس بالا را به منبع تغذیه بی‌سیم تبدیل کند و به طور بالقوه نیاز به باتری در دستگاه‌های اینترنت اشیا کم مصرف را از بین ببرد.

آنتنی که محققان آن را دستگاه برداشت‌کننده‌ی موج میلی‌متری می‌نامند، تقریباً به اندازه کارت بازی است که مدارهای قابل مشاهده‌ای روی آن چاپ شده است. از فناوری به نام لنزهای Rotman به عنوان موج‌بر برای متمرکز کردن همدوس پرتوهای متعدد امواج الکترومغناطیسی موج میلی متر در ۵G استفاده می‌کند.

این فناوری قبلاً به عنوان جزءای از سیستم‌های راداری آرایه‌ای فازی شناخته می‌شد که در در دهه ۱۹۶۰ توسط والتر روتمن، محقق نیروی هوایی آمریکا و محقق MIT اختراع شد. با کمک این سیستم می‌توان اهداف را در هر جهتی بدون حرکت فیزیکی آنتن آشکارسازی کرد. 

Aline Eid، محقق ارشد آزمایشگاه تحقیقاتی آنتن دانشگاه Georgia Tech در دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر،در این باره اظهار داشت: “محققان قبلاً تلاش کرده‌اند که انرژی را در فرکانس‌های بالا مانند ۲۴ یا ۳۵GHz برداشت و ذخیره کنند.” نقطه ضعف کارهای قبلی صورت گرفته در این بود که این سیستم تنها در صورتی کار می کرد که لنز مستقیماً به سمت فرستنده قرار می‌گرفت. که این امر مکان‌یابی صحیح را دشوار کرده و استفاده از آن را در صورت حرکت دستگاه تابش‌کننده به اطراف، منتفی می‌کرد.

blank

از آنجایی که سیگنال‌های ۵G موج میلی‌متری نسبت به سیگنال‌های نسل‌های قبلی فناوری بی‌سیم بسیار پر انرژی‌تر هستند، این باعث می شود که آنها برای برداشت انرژی مناسب تر باشند. طراحی صورت گرفته توسط Georgia Tech به لطف زاویه‌های انحنای مختلف در پورت-پرتو و  دهانه‌‌ی آنتن دستگاه، به لنزهای نوری با شش میدان دید همزمان شبیه شده است.  میدان دید همزمان بوجود آمده این امکان را به سیستم می‌دهد تا همزمان چندین سیگنال ۵G را دریافت کنند و آنها را بر روی لنزها و یکسو کننده‌های الکتریکی متمرکز کنند تا سیگنال های الکترومغناطیسی جمع شده را به انرژی الکتریکی قابل استفاده تبدیل کند. نتیجه این است که این سیستم می تواند ۲۱ برابر یک سیستم غیر مبتنی بر Rotman انرژی تولید کند، در حالی که ساخت و طراحی آن نسبتاً ساده است.

Manos Tentzeris، استاد دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر درآزمایشگاه تحقیقاتی Georgia Tech، بیان داشت که همه گیر بودن آینده ۵G به این معنی است که فناوری مبتنی بر لنز Rotman می‌تواند انرژی بسیاری زیادی را برای دستگاه‌های اینترنت اشیا فراهم کند.

وی گفت: “واقعیت این است که ۵G به زودی در همه جا خواهد بود، به خصوص در مناطق شهری. اگر دستگاه‌های اینترنت اشیا باتری نداشته باشند و نیاز به تعویض داشته باشند، آنتن‌ها می‌توانند انرژی زیادی را ذخیره کنند. “شما می‌توانید میلیون‌ها، یا ده ها میلیون باتری سنسورهای بی‌سیم را دوباره شارژ کنید، که این به ویژه برای برنامه‌های هوشمند شهر هوشمند و کشاورزی از اهمیت فوق‌العاده‌ای برخوردار است”

با این وجود سیستم طراحی شده اخیر بدون اشکال نیست. توجه نخست اینکه این تکنولوژی هنوز در مراحل آزمایشی است و هیچ اطلاعاتی در مورد زمان دسترسی برای استفاده تجاری از آن در دسترس نیست. نکته دیگر آنکه این تکنولوژی هنوز کاملاً کوتاه برد است، آزمایشات برد برداشت موثر کمتر از سه متر با حداکثر تئوری ۱۶ متر را نشان می‌دهد.

شرکت پردازش داده‌ی Statista پیش بینی کرده است که ۵.۴ میلیارد دستگاه اینترنت اشیا فقط تا سال ۲۰۲۵ فقط در آمریکای شمالی مورد استفاده قرار می‌گیرند و با توسعه بیشتر برد موثر سیستم Georgia Tech، می‌توان منبع انرژی بسیاری از این دستگاه‌ها را توسط سیگنال های ۵G تأمین کرد.

منبع:

https://www.networkworld.com

این مطلب را به اشتراک بگذارید

اشتراک گذاری در print
اشتراک گذاری در email
اشتراک گذاری در twitter
اشتراک گذاری در linkedin
اشتراک گذاری در whatsapp
اشتراک گذاری در telegram