Производство энергии из радиоволн открывает путь к созданию умных устройств без батареи

От Wi-Fi до Bluetooth и мобильной связи - в нашем ближайшем окружении можно обнаружить большое количество высокочастотных радиоволн. Их можно использовать для питания микросхем с помощью ректенны - коммутационного устройства, преобразующего электромагнитные волны в постоянный ток.

Это единственный способ заставить работать, например, RFID-чип, который не требует батарейки. Даже маленькие транспондеры в некоторых видах зимней одежды используют этот принцип, чтобы можно было разыскать людей, погребенных под лавиной.

И в диапазоне до -10 дБм, что соответствует тысячной доле мощности радиосигнала WLAN-маршрутизатора, эта схема очень надежна. В зависимости от настройки, от 40 до 70 процентов энергии радиоволны может быть преобразовано в постоянный ток.

Энергия: почти ноль

Проблема заключается в том, что если WLAN-маршрутизатор передает сигнал на полную мощность, то на расстоянии всего одного метра до поверхности такого чипа дойдет лишь одна 30 000-я часть мощности. Это в 30 раз слабее, чем нужно для нынешних чипов.

Как правило, энергия электромагнитных волн в нашем ближайшем окружении даже на несколько порядков ниже.

В этих областях также существуют термодинамические неопределенности. Крошечные слои материала могут полностью блокировать излучение, а даже самые маленькие электрические сопротивления гарантируют, что ток вообще не будет протекать. Именно по этой причине лишь чуть менее 1% энергии может быть преобразовано ниже уровня мощности -20 дБм.

Наложив друг на друга и соединив между собой в общей сложности десять вновь разработанных прямоугольных антенн, исследователи из Университета Сингапура все же смогли обеспечить работу стандартного температурного датчика.

Его энергия генерировалась исключительно из неиспользованного электромагнитного излучения. Это стало возможным только потому, что даже уровень мощности в -62 дБм все еще достаточен для генерации постоянного тока. Если Вы умножите эту мощность на 150 миллионов, Вы получите радиоприемник домашнего маршрутизатора. Таким образом, в диапазоне от -20 до -62 дБм почти 8 процентов энергии может быть использовано для генерации постоянного тока

Тогда достаточно находиться на расстоянии 10, 20 или даже 30 метров от такого устройства - а еще лучше, от множества таких устройств. И тогда можно будет питать многочисленные датчики, а в будущем, возможно, и более сложные устройства, не нуждаясь в батарее.

Однако это вряд ли возможно в сельской местности или даже в жилом квартале. А вот в центре Сингапура - вполне.