美國佐治亞理工學院為 5G 準備“無線電網(wǎng)”

佐治亞理工學院的研究人員設計了一種新穎的方法來收集 28GHz 的 5G 頻率來為物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點供電，實際上將它們變成了“無線電網(wǎng)”。

開發(fā)了基于 Rotman 透鏡的整流天線（稱為 rectenna），使其可以通過 3D 打印在柔性基板上生產(chǎn)，從而輕松集成到物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點中。

Rotman 透鏡是波束成形網(wǎng)絡的關鍵，經(jīng)常用于雷達監(jiān)視系統(tǒng)，以在不移動天線系統(tǒng)的情況下從多個方向查看目標。

然而，研究人員指出，為了獲得足夠的電力來為遠距離的低功率設備提供所需的大孔徑天線。不幸的是，大型天線的缺點是它們的視野狹窄。如果天線遠離 5G 基站，這會阻止它們的運行。

佐治亞理工學院電氣與計算機工程學院雅典娜實驗室的高級研究員 Aline Eid 表示，“我們已經(jīng)解決了只能從一個方向看的問題，系統(tǒng)覆蓋范圍很廣。人們之前曾嘗試在 24 或 35GHz 等高頻率下進行能量收集?！?nbsp;她補充說，這種天線只有在與 5G 基站有視線的情況下才能工作；到目前為止，還沒有辦法增加他們的覆蓋角度?！八赶蚰膫€方向也無關緊要?！?

研究人員指出，通過這項創(chuàng)新，使用大型天線是可行的，它工作在更高的頻率上，可以從任何方向接收電力。

Rotman 鏡頭就像光學鏡頭一樣工作，以蜘蛛形狀的圖案同時提供六個視場。調整透鏡的形狀會導致結構在波束端口側具有單個曲率角，而在天線側具有另一個曲率角。

研究人員表示，這種創(chuàng)新設置允許該結構將一組選定的輻射方向映射到一組相關的光束端口。

這樣，鏡頭就可以作為接收天線和整流器之間的中間元件，從而實現(xiàn)5G能量收集。

該技術的一系列演示表明，與參考對應物相比，收獲功率增加了 21 倍，同時保持完全相同的角度覆蓋范圍。

結果在今年早些時候提交給《科學報告》的一篇論文中公布，作者承認，當 FCC 授權 5G 可以比前幾代蜂窩網(wǎng)絡所允許的更密集地集中功率時，他們的研究得到了重大推動。

“事實是 5G 將無處不在，尤其是在城市地區(qū)。您可以更換數(shù)百萬或數(shù)千萬的無線傳感器電池”，佐治亞理工學院專注于柔性電子學的教授 Emmanouil Tentzeris 指出。他預測，電力即服務將成為電信行業(yè)的下一個大應用，就像數(shù)據(jù)超過語音服務成為主要收入來源一樣。

該項目的另一位貢獻者 Jimmy Hester 指出，使用柔性天線，天線陣列從一個方向收集的所有電磁能量都被組合并饋入單個整流器，從而最大限度地提高效率。Hester 是高級實驗室顧問，也是 Atheraxon 的首席技術官和聯(lián)合創(chuàng)始人，該公司是該大學專注于 5G RFID 技術的衍生公司。

“按照慣例，我從事能量收集工作至少六年了，在這段時間的大部分時間里，由于 FCC 對功率發(fā)射和聚焦的限制，在現(xiàn)實世界中似乎沒有使能量收集工作的關鍵. 隨著 5G 網(wǎng)絡的出現(xiàn)，這實際上是可行的，我們已經(jīng)證明了這一點。這非常令人興奮——我們可以擺脫電池，”Hester 說。

研究人員還建議，該技術可以為可穿戴應用的新型無源和遠程毫米波 5G 供電 RFID 打開大門。

他們使用內部增材制造技術在大量柔性和剛性基板上打印手掌大小的毫米波采集器。

研究人員強調，提供 3D 和噴墨打印選項只會使系統(tǒng)更實惠，更容易被廣泛的用戶、平臺、頻率和應用程序使用。