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      突破!研究團隊通過收集Wi-Fi信號來為LED供電
      發布時間:2021-05-24     閱讀:972

       

       

      多年來,科學家們一直在努力尋找高效收集環境中的無線電波,以便為小型設備供電的新方法。不過迄今為止,這些信號的來源,始終沒能向無線網絡(Wi-Fi)那樣普及。近日,來自新加坡國立大學(NUS)的一支研究團隊,就介紹了他們新開發的一款能夠為 LED 和其它小型電子設備 / 傳感器供電的新型芯片。



      研究領隊 Yang Hyunsoo 教授(左)與論文一作 Raghav Sharma 博士


      多年來,收集環境中的無線電能量,然后轉化輸出有意義的功率,一直是一項艱巨的挑戰。


      好消息是,來自新加坡國立大學(NUS)和日本東北大學的科學家們,已經開發出了所謂的“自扭矩振蕩器”(STO)。



      研究配圖 - 1:同步直流偏置的自旋轉矩振蕩器


      作為一類相對新穎的微型設備,其具有產生微波的能力,但此前的輸出功率一直相當低?;诖?,研究團隊想出了將多個 STO 集成在一個芯片上、以增加輸出功率的新方案。


      不過為了實現這一目標,研究團隊一直在努力設計并測試最佳布局,以解決間距和低頻響應等方面的問題。最終交付演示的方案,就包含了八個串聯起來的 STO 。



      研究配圖 - 2:四路 STO 的輸出頻率與功率


      該陣列能夠吸收由 Wi-Fi 信號產生的 2.4GHz 無線電波,并將之轉換為直流電壓信號。在傳遞到電容器上之后,就可用于電量 1.6V 的 LED 。


      給電容器充電 5 秒鐘后,即便切斷了外部電源,LED 也可保持點亮一分鐘。



      研究配圖 - 3:鎖定在 2.4GHz 頻率下的注入同步


      研究作者 Yang Hyunsoo 教授稱:“我們生活在一個被 Wi-Fi 信號所包圍的世界,但當我們不使用它們來訪問互聯網時,它們就處于非活躍的浪費能量的狀態”。


      新研究成果是順應轉變邁出的第一步,屆時隨手可用的 2.4GHz 無線電波將成為綠色能量來源,以減少我們經常使用的電子設備的電池需求。



      研究配圖 - 4:特定時域的測量與相位噪聲分析


      通過這種方式,一部分物聯網設備可使用無線電信號來供電。隨著智能家居和智能城市應用的普及,這項研究工作或在通信、計算和神經形態等系統中得到高效的應用。



      研究配圖 -5:四路同步 / 非同步振蕩器的電壓整流


      目前研究團隊正在努力增加增加陣列中的 STO 數量以提升能量的收集能力,并且探討了如何將之用于為其它電子設備和傳感器供電。



      研究配圖 - 6:演示能量收集的無線射頻功率


      有關這項研究的詳情,已經發表在近日出版的《自然通訊》(Nature Communications)期刊上。


      原標題為《Electrically connected spin-torque oscillators array for 2.4?GHz WiFi band transmission and energy harvesting》。


      來源:cnBeta.COM

       

      文章轉載自:中國之光網

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