利用5G网络为物联网设备供电

佐治亚理工学院的发明者已经开发了一种灵活的罗特曼透镜整流天线(rectenna)系统，首次能够在28 ghz波段收集毫米波。(罗特曼透镜是波束形成网络的关键，经常用于雷达监视系统可以在不移动天线系统的情况下看到多个方向的目标。)

但是为了获得足够的能量来为远距离的低功率设备供电，就需要大口径天线。大天线的问题是视野变窄。如果天线被广泛地分散在不同的天线上，这种限制就会妨碍它们的工作5克基站。

“我们解决了一个系统只能从一个方向观察的问题，这个系统的覆盖角度很广，”雅典娜实验室的高级研究员Aline Eid说。雅典娜实验室成立于乔治亚理工大学电气和计算机工程学院，旨在推进和开发电磁、无线、射频、毫米波和亚太赫兹应用的新技术。

与前几代蜂窝网络相比，FCC已授权5G更密集地集中电力。虽然今天的5G是为高带宽通信而设计的，但高频网络拥有丰富的机会来“收获”未使用的电力，否则这些电力将被浪费。

利用5G高频电源

“有了这项创新，我们可以有一个大天线，它工作在更高的频率，可以接收来自任何方向的功率。它是不确定方向的，这使得它更加实用。”射频识别)技术。

在佐治亚理工学院的解决方案中，天线阵列从一个方向收集的所有电磁能量都被组合起来，并馈送到一个整流器中，从而最大限度地提高了效率。

Eid说:“人们以前曾试图在24或35千兆赫兹这样的高频率下收集能量，”但这种天线只有在与5G基站视线一致的情况下才能使用;直到现在，他们还没有办法增加他们的报道角度。

就像一个光学透镜一样，罗特曼透镜可以同时提供六个视场，形状像一个蜘蛛。调整透镜的形状导致在波束端口侧和天线侧有一个曲率角度的结构。这使得该结构能够将一组选定的辐射方向映射到一组相关的波束端口。然后，该透镜用作接收天线和整流器之间的中间组件，用于5G能量采集。

这种新方法利用独特的射频(RF)和直流(DC)组合技术，解决了整流天线角度覆盖和开启灵敏度之间的权衡，从而使系统具有高增益和大波束宽度。

在演示中，佐治亚理工学院的技术在保持相同角度覆盖的情况下，与参照的同类技术相比，收获功率增加了21倍。

这种强大的系统可能为新型无源、远程、毫米波5g射频识别打开大门可穿戴和无处不在的物联网应用程序。研究人员使用内部的增材制造技术，将手掌大小的mm波收割机打印在大量日常使用的柔性和刚性基板上。提供新利18官方而喷墨打印选项将使系统更实惠，更广泛的用户、平台、频率和应用程序。

用空气充电替换电池

“事实是，5G将无处不在，特别是在城市地区。你可以更换数百万甚至数千万的无线传感器电池，特别是在智能城市和智能农业应用中。”电子与计算机工程学院柔性电子学教授Emmanouil (Manos) Tentzeris说。

Tentzeris预测，电力即服务将是电信行业的下一个重要应用，就像数据取代语音服务成为主要收入来源一样。

研究团队最兴奋的是，服务提供商将采用这项技术，以消除对电池的需求，“通过空气”提供按需供电。

赫斯特说:“我已经从事传统的能源收集工作至少6年了，在这段时间里，由于FCC对电力排放和集中发电的限制，在现实世界中似乎没有让能源收集工作的关键。”“随着5G网络的出现，这实际上是可行的，我们已经证明了这一点。这是非常令人兴奋的——我们可以摆脱电池。”

研究结果发表在科学报告。