Para peneliti di Institut Teknologi Georgia telah menemukan cara inovatif untuk memanfaatkan kelebihan kapasitas jaringan 5G, mengubahnya menjadi "jaringan listrik nirkabel" untuk memberi daya pada perangkat Internet of Things (IoT) yang saat ini membutuhkan baterai untuk beroperasi.
Para penemu Georgia Tech telah mengembangkan sistem antena rectifying (rectenna) berbasis lensa Rotman yang fleksibel yang mampu, untuk pertama kalinya, memanen gelombang milimeter di pita 28-GHz. (Lensa Rotman adalah kunci untuk jaringan beamforming dan sering digunakan dalam sistem pengawasan radar untuk melihat target di berbagai arah tanpa secara fisik memindahkan sistem antena.)
Tetapi untuk memanen daya yang cukup untuk memasok perangkat berdaya rendah pada jarak jauh, diperlukan antena aperture besar. Masalah dengan antena besar adalah mereka memiliki bidang pandang yang menyempit. Keterbatasan ini mencegah operasinya jika antena tersebar luas dari stasiun pangkalan 5G.
"Kami telah memecahkan masalah hanya dapat melihat dari satu arah dengan sistem yang memiliki cakupan sudut lebar," kata peneliti senior Aline Eid di lab ATHENA, yang didirikan di Sekolah Teknik Elektro dan Komputer Georgia Tech untuk memajukan dan mengembangkan teknologi baru untuk aplikasi elektromagnetik, nirkabel, RF, gelombang milimeter, dan sub-terahertz.
Temuan ini dilaporkan dalam jurnal Scientific Reports edisi 12 Januari.
FCC telah mengizinkan 5G untuk memfokuskan daya jauh lebih padat dibandingkan dengan jaringan seluler generasi sebelumnya. Sementara 5G saat ini dibangun untuk komunikasi bandwidth tinggi, jaringan frekuensi tinggi memiliki banyak peluang untuk "memanen" daya yang tidak terpakai yang seharusnya terbuang sia-sia.
Memanfaatkan Daya Frekuensi Tinggi 5G
"Dengan inovasi ini, kita dapat memiliki antena besar, yang bekerja pada frekuensi yang lebih tinggi dan dapat menerima daya dari segala arah. Ini agnostik arah, yang membuatnya jauh lebih praktis," kata Jimmy Hester, penasihat lab senior dan CTO dan salah satu pendiri Atheraxon, spin-off Georgia Tech yang mengembangkan teknologi identifikasi frekuensi radio (RFID) 5G.
Dengan solusi Georgia Tech, semua energi elektromagnetik yang dikumpulkan oleh susunan antena dari satu arah digabungkan dan dimasukkan ke dalam penyearah tunggal, yang memaksimalkan efisiensinya.
“Orang-orang telah mencoba melakukan pemanenan energi pada frekuensi tinggi seperti 24 atau 35 Gigahertz sebelumnya,” kata Eid, tetapi antena seperti itu hanya berfungsi jika mereka memiliki garis pandang ke stasiun pangkalan 5G; tidak ada cara untuk meningkatkan sudut cakupan mereka sampai sekarang.
Beroperasi seperti lensa optik, lensa Rotman menyediakan enam bidang pandang secara bersamaan dalam pola yang berbentuk seperti laba-laba. Penyetelan bentuk lensa menghasilkan struktur dengan satu sudut kelengkungan pada sisi port berkas sinar dan sudut lainnya pada sisi antena. Hal ini memungkinkan struktur untuk memetakan satu set arah radiasi yang dipilih ke satu set terkait balok-port. Lensa kemudian digunakan sebagai komponen perantara antara antena penerima dan penyearah untuk pemanenan energi 5G.
Pendekatan baru ini membahas tradeoff antara cakupan sudut rectenna dan sensitivitas penyalaan dengan struktur yang menggabungkan teknik kombinasi frekuensi radio (RF) dan arus searah (DC) yang unik, sehingga memungkinkan sistem dengan gain tinggi dan beamwidth besar.
Dalam demonstrasi, teknologi Georgia Tech mencapai peningkatan 21 kali lipat dalam daya panen dibandingkan dengan rekan yang direferensikan, sambil mempertahankan cakupan sudut yang identik.
Sistem yang tangguh ini dapat membuka pintu bagi RFID baru yang ditenagai 5G gelombang-mm pasif, jarak jauh, untuk aplikasi IoT yang dapat dipakai dan ada di mana-mana. Para peneliti menggunakan manufaktur aditif in-house untuk mencetak pemanen gelombang mm seukuran telapak tangan pada banyak substrat fleksibel dan kaku sehari-hari. Menyediakan opsi pencetakan 3D dan inkjet akan membuat sistem lebih terjangkau dan dapat diakses oleh berbagai pengguna, platform, frekuensi, dan aplikasi.
Mengganti Baterai Dengan Pengisian Over-the-air
“Faktanya 5G akan ada di mana-mana, terutama di daerah perkotaan. Anda dapat mengganti jutaan, atau puluhan juta, baterai sensor nirkabel, terutama untuk kota pintar dan aplikasi pertanian pintar,” kata Emmanouil (Manos) Tentzeris, Ken Profesor Byers dalam Elektronik Fleksibel di Sekolah Teknik Elektro dan Komputer.
Tentzeris memperkirakan bahwa kekuatan sebagai layanan akan menjadi aplikasi besar berikutnya untuk industri telekomunikasi, seperti halnya data yang mengambil alih layanan suara sebagai penghasil pendapatan utama.
Tim peneliti sangat senang dengan prospek penyedia layanan yang menggunakan teknologi ini untuk menawarkan daya sesuai permintaan "melalui udara", menghilangkan kebutuhan akan baterai.
"Saya telah bekerja pada pemanenan energi secara konvensional selama setidaknya enam tahun, dan untuk sebagian besar waktu ini sepertinya tidak ada kunci untuk membuat pemanenan energi bekerja di dunia nyata, karena batasan FCC pada emisi daya dan fokalisasi," kata Hester. "Dengan munculnya jaringan 5G, ini benar-benar dapat bekerja dan kami telah menunjukkannya. Itu sangat menarik -- kami dapat menghilangkan baterai."
(Materials provided by Georgia Institute of Technology)
***
Solo, Sabtu, 24 Juli 2021. 1:36 pm
'salam sehat penuh cinta'
Suko Waspodo
antologi puisi suko
illustr: Hafenstrom
0 comments:
Posting Komentar