Raghav Sharma博士（右）手持一塊嵌入了大約50個轉矩振盪器的晶片。

隨著數字裝置的興起，用於裝置間無線資訊傳輸的WiFi源數量呈指數級增長，這令WiFi使用的2。4GHz無線頻率幾乎無處不在。研究人員認為，富餘訊號或許還有其他用途。techxplore。com網站當地時間5月18日報道，為了利用這種未被充分開發的能源，新加坡國立大學（NUS）和日本東北大學（TU）的聯合研究小組開發了一項新技術。該技術以微型智慧裝置轉矩振盪器（STOs）收集、轉換無線電頻率，從而為小型電子產品提供動力。在實驗中，工程師已經成功利用WiFi波段訊號為發光二極體（LED）無線供電。

“人類身處WiFi訊號之中，但當我們不用WiFi訊號連線網際網路時，它們是不活躍的，這是一種巨大的浪費。”NUS電氣與計算機工程教授Yang Hyunsoo說，“我們朝著將現有2。4GHz無線電波轉化為綠色能源邁出了重要一步，這將減少日用電子產品對電池的依賴。透過這種方式，我們能將小型電子裝置和感測器引入物聯網，以無線頻率波進行無線供電。該成果有望對通訊、計算和神經形態系統的節能應用開發產生巨大推動作用。”

STOs是一類產生微波的新興器件，在無線通訊系統中應用廣泛。然而，由於STOs輸出功率較低、線寬較寬，它的普及遭遇了極大阻礙。雖然工程師們能夠透過多個STOs的相互同步來解決這些問題，但在當前方案中，多個STOs之間的短程磁耦合存在空間限制。另一方面，使用渦旋振盪器的遠距離電同步頻率響應只有幾百兆赫茲，它還需要為單個STOs提供專用電流源，這反而會使問題複雜化。

為了克服空間和低頻限制，Hyunsoo等提出了一種8個STOs的串聯陣列。經由這個陣列，WiFi的2。4GHz電磁無線電波被轉換成直流電壓訊號。隨後，電流被傳輸到電容中，點亮1。6伏的LED。當電容充電五秒後，即便關閉無線電源，它也能為LED供能1分鐘左右。

研究人員還強調了電氣拓撲對STOs系統的重要性，並比較了串聯/並聯設計對系統的影響。他們發現，並行設定對於無線傳輸而言更為有效，因為它具有更好的時域穩定性、頻譜噪聲行為和對阻抗失配的控制。另一方面，由於STOs的二極體電壓的加性效應，串聯設計在能量收集方面更具優勢。論文第一作者Raghav Sharma博士說：“除了STOs陣列，我們還演示了外部射頻源提供的注入鎖定對同步耦合STOs的控制作用。這對於STOs系統在高速神經形態計算的應用有重要意義。”

科界原創

編譯：雷鑫宇

審稿：西莫

責編：陳之涵

期刊來源：《自然通訊》

期刊編號：2041-1723

原文連結：https：//techxplore。com/news/2021-05-harvest-wi-fi-power-small-electronics。html

版權宣告：本文由科界平臺原創編譯，中文內容僅供參考，一切內容以英文原版為準。轉載請註明來源科技工作者之家—科界App。