Metapinta-antenni kerää RF-energiaa tehokkaasti

Tutkijat ovat yrittäneet siepata energiaa radioaalloista jo jonkin aikaa, mutta on ollut vaikeaa saada tarpeeksi hyödyllistä energiaa.

Etelä-Floridan yliopiston tutkijat ovat nyt kehittäneet uuden metapintaan perustuvan antennin, joka on askel kohti energian keräämistä radioaalloista, kuten matkapuhelinverkoissa tai Bluetooth-yhteyksissä käytettävistä aalloista.

Tämä tekniikka voisi mahdollisesti tarjota langatonta virtaa antureille, LEDeille ja muille yksinkertaisille laitteille, jotka tulevat toimeen vähällä energialla. Tutkijoiden tehokas radiotaajuisen energiankeruulaite perustuu metamateriaaliseen täydelliseen absorboijaan (MPA). Sisäänrakennettujen Schottky-diodien avulla MPA-pohjainen rectenna muuntaa siepatut RF-aallot tasavirtalähteeksi.

MPA:n Fabry-Perot (FP) -onteloresonanssi parantaa suuresti siepatun energian määrää. Lisäksi FP-resonanssilla on korkea Q-kerroin ja se lisää merkittävästi jännitettä Schottky-diodien yli, mikä parantaa tasasuuntauksen tehokkuutta, erityisesti alhaisella intensiteetillä. Tämä johtaa 16-kertaiseen RF-DC-muunnostehokkuuden parantumiseen ympäristöintensiteetin tasolla.

Tutkijat raportoivat, että heidän uuden antenninsa laboratoriotestit osoittivat, että se pystyy keräämään 100 mikrowattia tehoa, joka riittää yksinkertaisten laitteiden käyttämiseen pienitehoisista radioaalloista. Tämä oli mahdollista, koska antennin valmistukseen käytetty metamateriaali absorboi täydellisesti radioaaltoja ja se oli suunniteltu toimimaan alhaisilla intensiteeteillä.

"Vaikka antennin pienentämiseen tarvitaan vielä lisää työtä, laitteemme ylittää 100 mikrowatin avainkynnyksen kerätystä tehosta korkealla hyötysuhteella käyttämällä todellisessa maailmassa vallitsevia ympäristön tehotasoja", sanoi Clayton Fowler, näytteen valmistanut ja mittaukset suorittanut tiimin jäsen. "Teknologiaa voitaisiin myös mukauttaa siten, että radioaaltolähde voitaisiin tarjota laitteiden virtalähteeksi tai lataamiseksi ympäri huonetta."

Laitteen laboratoriotesteissä, jonka mitat olivat 16 cm x 16 cm, tutkijat mittasivat kerätyn tehon, kun he muuttivat radiolähteen tehoa ja taajuutta välillä 0,7 - 2,0 GHz. He osoittivat kyvyn kerätä 100 mikrowattia tehoa radioaalloista intensiteetillä vain 0,4 mikrowattia neliösenttimetriä kohti, mikä on suunnilleen sama kuin radioaaltojen voimakkuus 100 metrin päässä matkapuhelintornista.

Koska antennin nykyinen versio on varsin suuri tutkijat pyrkivät pienentämään sitä. He haluaisivat tehdä myös version, joka voisi kerätä energiaa useista radioaalloista samanaikaisesti, jotta energiaa voitaisiin kerätä enemmän.

Aiheesta aiemmin:

Pienen pientä energian keruuta

Metamateriaali sopii energiankeruuseen