一種卡片大小的設備可以利用5G網路信號實現無線充電
來自美國喬治亞理工學院的一個研究團隊，剛剛宣布了一項全球首創的技術：一個撲克牌大小的3D列印整流天線，可以從空中的5G信號中收集電磁能量，並將其用於為設備供電，將5G網路轉變成為了無處不在的「無線電網」。
上圖：這款噴墨列印的「毫米波收割機」原型機允許設備從空氣中提取5G無線通信系統的能量，並將其轉換為電能
大家都知道，無線通信會向空氣中釋放大量的能量，這些年來，人們付出了很多努力希望能夠收集這些能量。其中，短距離的Wi-Fi信號一直是不少能源回收研究項目的目標，電視廣播和無線電信號也是其他項目的重點關注對象。甚至，有一種設備希望通過收集手機自身產生的無線電波，將智能手機的電池壽命延長30%。
但5G通信時代的來臨，卻提供了一個全新的機會。喬治亞理工學院的研究團隊表示，5G是為高速和低延遲通信而設計的。為了做到這一點，FCC採用了毫米波頻率，並允許其輻射功率密度達到前所未有的高水平。實際上，5G的設計者在不知不覺中創建了一個無線電網，能夠在遠超任何現有技術能力的範圍內為設備供電。
研究團隊說，毫米波能量收集的研究工作已經有一段時間了，但在很多情況下還沒有實際應用，因為遠程能量收集往往需要大型整流天線，這些整流天線越大，它們的視場就會變得越窄，你必須讓整流天線對準波能源才能讓它們工作。
該團隊使用了一種名為「羅特曼透鏡」（Rotman lens）的組件解決了這個問題。羅特曼透鏡就是3D列印整流天線中間的一個布滿尖角的區域。羅特曼透鏡作為波束形成工具，在毫米波應用範圍內非常方便，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，它們允許雷達系統在多個方向上看到目標，而無需旋轉或移動雷達本身。
通過在整流天線設計中添加羅特曼透鏡，該團隊表示，他們現在已經得到了一個可列印、可彎曲的能量收集系統，該系統不依賴於方向，可接收來自任何方向的能量，能夠吸引21倍於「參考對手」的能量，同時提供相同的角度覆蓋。
上圖：喬治亞理工學院的研究人員開發了一種基於羅特曼透鏡的柔性整流天線系統，用於5G能量收集，可以消除世界對電池的依賴。
當然，我們在這裡並不是談論去收集巨大的能量。該研究團隊表示，在距離5G發射器180米（590英尺）的地方，應該可以收集大約6微瓦的電力。這看起來微乎其微，但這樣的數字足以為一系列小型感測器和設備供電，尤其是在物聯網領域，只需收集那些原本會被浪費掉的能源。更重要的是，新的整流天線設計是可列印的，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用中使用。
高級實驗室顧問、開發5G RFID技術的喬治亞理工學院分支機構Atheraxon的首席技術官表示：「我從事傳統的能源收集工作至少有六年了，而在這段時間裡，由於FCC對功率發射和聚焦的限制，似乎沒有一把鑰匙能讓能源收集在現實世界中發揮作用。但隨著5G網路的出現，這變得可行，實際上我們已經證明了這一點。這太令人興奮了！我們可以擺脫電池的束縛了。」
未來，5G將無處不在，尤其是在城市地區。人們就可以去掉數百萬或數千萬的無線感測器的電池，特別是在智能城市和智能農業應用中。就像數據取代語音成為電信供應商的主要收入來源一樣，無線按需供電將成為5G時代的下一個重要服務。
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