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圖片來源：Christopher Moore, Georgia Tech
喬治亞理工學院的一個團隊剛剛宣布了一項世界首創:一個撲克牌大小的3D列印整流天線，它可以從5G信號中獲取電磁能量，並將其用於為設備供電，將5G網路轉變為無線電網。
無線通訊向空氣中釋放了大量的能量，這些年來，研究人員做了很多努力來收集這些能量。短距離Wi-Fi信號一直是幾個項目的目標，電視廣播和無線電信號一直是其他項目的重點。有一種設備甚至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通訊提供了一個全新的機會。喬治亞理工學院團隊發表在《科學報告》上的最新研究稱:「5G是為快速和低延遲通訊而設計的。為此，FCC採用了毫米波頻率，並允許前所未有的高輻射功率密度。因此，5G的設計者已經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，它們的視野就會變得越窄;你必須讓整流天線對準電波源才能讓它們工作。
該團隊使用一種名為「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，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，提供相同的角度覆蓋。
該團隊表示，在大約180米的地方，5G發射器應該可以接收約6微瓦的電能。但這樣的數字足以為一系列小型傳感器和設備供電，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。事實上，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。
「我從事能源收集的常規工作至少有六年了，在這期間的大部分時間裡，現實世界中，似乎並沒有讓能量收集工作有效的鑰匙，因為FCC對功率發射和聚焦的限制。」 Atheraxon的高級實驗室顧問、首席技術官和聯合創始人Jimmy Hester說，「隨著5G網路的出現，這實際上是可行的，我們已經證明了這一點。這非常令人興奮——我們可以擺脫電池了。」 Atheraxon是喬治亞理工學院開發5G RFID技術的子公司
「事實是，5G將無處不在，尤其是在城市地區。你可以更換數百萬或數千萬的無線傳感器電池，特別是在智能城市和智能農業應用中。」佐治亞理工學院電氣與計算機工程學院柔性電子學教授Emmanouil Tentzeris說。
就像數據取代語音成為電信供應商的主要收入來源一樣，Tentzeris預測，無線按需供電將成為5G時代的下一個重要服務。
譯/前瞻經濟學人APP資訊組
參考資料：
https://newatlas.com/energy/5g-energy-harvesting-wireless-power/
https://www.nature.com/articles/s41598-020-79500-x