图片来源：Christopher Moore, Georgia Tech
乔治亚理工学院的一个团队刚刚宣布了一项世界首创:一个扑克牌大小的3D打印整流天线，它可以从5G信号中获取电磁能量，并将其用于为设备供电，将5G网络转变为无线电网。
无线通信向空气中释放了大量的能量，这些年来，研究人员做了很多努力来收集这些能量。短距离Wi-Fi信号一直是几个项目的目标，电视广播和无线电信号一直是其他项目的重点。有一种设备甚至希望通过收集手机自身产生的无线电波，将智能手机的电池寿命延长30%。
但5G通信提供了一个全新的机会。乔治亚理工学院团队发表在《科学报告》上的最新研究称:“5G是为快速和低延迟通信而设计的。为此，FCC采用了毫米波频率，并允许前所未有的高辐射功率密度。因此，5G的设计者已经在不知不觉中创建了一个无线电网，能够在远超任何现有技术能力的范围内为设备供电。”
研究团队说，毫米波能量收集已经有一段时间了，但在很多情况下还没有实际应用，因为远程能量收集往往需要大型整流天线，这些整流天线越大，它们的视野就会变得越窄;你必须让整流天线对准电波源才能让它们工作。
该团队使用一种名为“罗特曼透镜”(Rotman lens)的组件解决了这个问题。罗特曼透镜作为波束形成工具，在毫米波应用范围内非常方便，可以有效地将单一的、大的、高增益的、窄角度的天线波束转换成一系列同时覆盖更宽角度的天线波束。例如，它们允许雷达系统在多个方向上看到目标，而无需旋转或移动雷达本身。
通过在整流天线设计中添加罗特曼透镜，该团队表示，他们现在已经得到了一个可打印、可弯曲的能量收集系统，该系统不依赖于方向，接收来自任何方向的能量，能够吸引21倍于“参考对手”的能量，提供相同的角度覆盖。
该团队表示，在大约180米的地方，5G发射器应该可以接收约6微瓦的电能。但这样的数字足以为一系列小型传感器和设备供电，尤其是在物联网领域，只需收集那些原本会被浪费掉的能源。事实上，新的整流天线设计是可打印的、灵活的，即使在弯曲的情况下也能工作得很好，这意味着它可以在可穿戴应用中使用。
“我从事能源收集的常规工作至少有六年了，在这期间的大部分时间里，现实世界中，似乎并没有让能量收集工作有效的钥匙，因为FCC对功率发射和聚焦的限制。” Atheraxon的高级实验室顾问、首席技术官和联合创始人Jimmy Hester说，“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。这非常令人兴奋——我们可以摆脱电池了。” Atheraxon是乔治亚理工学院开发5G RFID技术的子公司
“事实是，5G将无处不在，尤其是在城市地区。你可以更换数百万或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。”佐治亚理工学院电气与计算机工程学院柔性电子学教授Emmanouil Tentzeris说。
就像数据取代语音成为电信供应商的主要收入来源一样，Tentzeris预测，无线按需供电将成为5G时代的下一个重要服务。
译/前瞻经济学人APP资讯组
参考资料：
https://newatlas.com/energy/5g-energy-harvesting-wireless-power/
https://www.nature.com/articles/s41598-020-79500-x
