Une solution a été proposée pour récupérer l’énergie du réseau 5G pour alimenter les appareils et les dispositifs portables de l’Internet des objets (IoT).
La recharge sans fil est de plus en plus courante pour les téléphones intelligents, les appareils tels que les brosses à dents et les rasoirs et même les véhicules électriques. Jusqu’à présent, cependant, la portée pratique est limitée, ce qui limite ses utilisations.
Mais cela pourrait changer avec la nouvelle solution des chercheurs du Georgia Institute of Technology d’Atlanta, en Géorgie, ouvrant la voie à la recharge sans fil à l’avenir pour devenir aussi omniprésente que le Wi-Fi l’est aujourd’hui.
La solution de Georgia Tech intègre un système d’objectif spécial connu sous le nom d’objectif Rotman dans une antenne, afin de permettre à l’énergie d’être collectée sur un grand angle de couverture dans la bande de fréquences 5G 28 GHz.
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Le défi de récolter suffisamment d’énergie pour alimenter des appareils à faible puissance à longue portée est que des antennes à grande ouverture sont nécessaires. Cependant, les grandes antennes ont un champ de vision rétréci, ce qui limite leur fonctionnement si elles sont largement dispersées à partir d’une station de base 5G.
La lentille Rotman, qui fonctionne comme une lentille optique, est essentielle pour les réseaux de formation de faisceaux et est fréquemment utilisée dans les systèmes de surveillance radar pour voir les cibles dans plusieurs directions sans avoir à déplacer le système d’antenne.
«Nous avons résolu le problème de ne pouvoir regarder que dans une seule direction avec un système qui a un grand angle de couverture», a déclaré la chercheuse principale Aline Eid du laboratoire ATHENA de Georgia Tech et auteur principal du rapport dans la revue Nature.
«Les gens ont tenté de récupérer de l’énergie à des fréquences élevées comme 24 ou 35 GHz auparavant, mais de telles antennes ne fonctionnaient que si elles avaient une ligne de vue vers la station de base 5G. Il n’y avait aucun moyen d’augmenter leur angle de couverture jusqu’à présent. «
La lentille Rotman de la taille de la paume de la main de Georgia Tech offre six champs de vision simultanément dans un motif en forme d’araignée.
Le réglage de la forme de la lentille donne une structure avec un angle de courbure du côté de l’orifice du faisceau et un autre du côté de l’antenne. Cela permet à la structure de mapper un ensemble de directions de rayonnement sélectionnées à un ensemble associé d’orifices de faisceau.
De plus, dans la solution Georgia Tech, toute l’énergie électromagnétique collectée par les réseaux d’antennes dans une direction est combinée et introduite dans un seul redresseur, ce qui maximise son efficacité.
La technologie est revendiquée dans les démonstrations pour avoir obtenu une augmentation de 21 fois de la puissance récoltée par rapport à un homologue référencé, tout en conservant une couverture angulaire identique.
Dans sa configuration actuelle, il offre une capacité de récolte jusqu’à une distance de 2,83 m et dépassant 180 m en utilisant des redresseurs à la pointe de la technologie (estimée à environ 6 μW à 180 m).
L’énergie en tant que service
Afin de réduire les coûts, les chercheurs ont utilisé la fabrication additive en interne pour imprimer les moissonneuses-batteuses sur une multitude de substrats flexibles et rigides de tous les jours. Fournir des options d’impression 3D et à jet d’encre rendra le système plus abordable et accessible à un large éventail d’utilisateurs, de plates-formes, de fréquences et d’applications.
L’équipe de recherche envisage qu’avec la disponibilité généralisée attendue de la 5G, des millions de batteries dans des capteurs sans fil dans des cas d’utilisation tels que les villes intelligentes pourraient être remplacées par la technologie.
En outre, en plus de soutenir une approche écoénergétique de la mise en œuvre de la 5G, le «power as a service» pourrait devenir une nouvelle grande application pour l’industrie des télécommunications.
«Je travaille sur la récupération d’énergie de manière conventionnelle depuis au moins six ans, et pendant la plupart de ce temps, il ne semblait pas y avoir de clé pour faire fonctionner la récupération d’énergie dans le monde réel, en raison des limites d’émission d’énergie et de la focalisation. », A déclaré Jimmy Hester, conseiller principal de laboratoire à l’école de génie électrique et informatique de Georgia Tech.
«Avec l’avènement des réseaux 5G, cela pourrait réellement fonctionner et nous l’avons démontré. C’est extrêmement excitant – nous pourrions nous débarrasser des batteries. «
