新發明：天線可望取代電池 5G網絡變無線電網

5G網絡示意圖。(ShutterStock)

【大紀元2021年04月21日訊】（大紀元記者高文森編譯報導）5G網絡是高度聚焦的無線電技術，但是有些能量並沒有全都用上，而是被浪費了。一組科學家突破技術瓶頸，發明了一種天線可蒐集5G網絡的電磁波能量，將其轉化為電能，為可穿戴設備、物聯網（IoT）提供電能，這有望逐步替代電池。

佐治亞理工學院（Georgia Institute of Technology）的研究人員開發了一種基於羅特曼（Rotman）透鏡的整流天線系統（rectenna），第一次成功地把28GHz的5G毫米波轉換成電流。此研究成果發表在1月12日的科學報告（Scientific Reports）期刊。

羅特曼透鏡常用在雷達監控系統，能夠讓系統同時觀測多個方向，而無需不斷調整天線的方向。在距離信號發射塔較遠的地方，要想收集到足夠的能量支持小型設備，需要較大的天線。

「我們解決了只能採集來自一個方向信號的問題，這個系統有著較大的覆蓋面。」這份研究的主要研究者之一佐治亞理工學院電氣與計算機工程學院的艾迪（Aline Eid）說。

5G網絡信號密度比前幾代大得多，使用高頻波段，在作為通訊用途之外，還有很多能量被浪費。「有了這項創新技術，我們使用一個在高頻工作的大天線，可以接收來自各個方向的能量。」

「以前研究人員嘗試採集24或35GHz波段的能量，」艾迪說，「但是這些天線必須直接對準5G發射源才可以工作，而我們的技術可以接收多個方向，覆蓋面廣。」

研究人員展示了他們的天線，看起來像是一張薄板材料上印著的一些電路圖一樣的圖案。

研究介紹說，這個像「蜘蛛」一樣的布局就是用三維打印技術打印在上面的天線，一邊是天線，另一邊是把能量蒐集送給整流器的光束通道。

測試結果顯示，與擁有同樣廣度信號覆蓋面的其它技術相比，這個技術採集的能量是其它技術的21倍。

研究者表示，這項技術將為5G射頻識別設備（RFID）、物聯網內設備提供電能。「5G很快就要普及，特別是在城市區域。這種技術可以代替數百萬、上億個無線感應器的電池，在將來構建的智能城市、智能農業等方面具有廣泛的用途。」柔性電子設備學教授滕哲里斯（Emmanouil M Tentzeris）說。

滕哲里斯預計，將來的手機供應商除了提供語音通話服務、數據服務，還將提供電力服務，而且電力服務將成為一個主要業務——就像現在數據服務已經超過了通話服務一樣。

美國聯邦通信委員會（FCC）批准5G網絡使用能量更強、更密集的高頻波段，是這項技術發揮效用的基礎。致力於開發5G射頻識別技術的佐治亞理工學院附屬科技公司技術總監海斯特（Jimmy Hester）說：「我在這個領域從事能量採集研究至少六年了，一直找不到這項技術可以發揮實際效用的關鍵所在，因為以前FCC限制著信號的發射功率和集中度。」

責任編輯：葉紫微