Един от признаците на новата индустриална епоха е активното движение на информационните потоци. Тази тенденция вече може да се наблюдава във високотехнологичните фабрики и складове, чието автоматизирано оборудване и транспорт са оборудвани с безжични сензори и приемо-предаватели. В много случаи за координиране на техните действия се използват мобилни комуникации от пето поколение. Чрез използване на по-ниска работна честота за безжично предаване на електроенергията, учени от Япония са създали 5G устройство, при което липсват много от ограниченията на съвременните ретранслатори, включително обхват и ефективност. Оригиналният дизайн позволява сензорите и приемопредавателите в интелигентните фабрики да бъдат разположени по-гъвкаво и да покриват по-голяма площ.

Безжичното захранване на тези устройства силно улеснява функционирането на интелигентните фабрики и складове, но има едно усложнение: съвременното безжично предаване на електроенергия работи на честота 24 GHz. Това означава, че насоченият лъч трябва да бъде много тесен, в противен случай ще има големи загуби на енергия. Освен това е необходима пряка видимост. Тъй като често се използват ретранслатори, за да се разшири обхватът на базовите 5G станции, безжичните предаватели на електроенергия трябва да покриват още по-голямо разстояние, което не е лесно за 24 GHz системите.

Учени от Токийския технологичен институт се опитаха да преодолеят всички тези трудности. Те са намерили гениално решение и са представили на симпозиума IEEE 2024 нов 5G ретранслатор, който може да зарежда безжично при честота 5,7 GHz, съобщава Science Daily.

„Използването на 5,7 GHz като честота за пренос на енергията позволява по-широко покритие в сравнение с традиционните системи на 24 GHz, свързвайки повече устройства едновременно“,

каза професор Ацуши Ширане.

Предложеният безжичен ретранслатор действа като приемник и предавател на 5G сигнали, идващи от базовата станция или безжичните устройства. Ключовата иновация на системата е специализираният честотен преобразувател, който извършва субхармонично преобразуване от 4-ти ред, като генерира и постоянен ток.

Преобразувателят използва входящия сигнал за безжично предаване на електроенергия с честота 5,7 GHz като локален сигнал. С негова помощ и с помощта на фазови превключватели, вериги за умножение и суматор на мощност преобразува входящия 28 GHz сигнал в 5,2 GHz. След това този сигнал преминава през вграден усилвател, преобразува се в 28 GHz и се препредава по-нататък.

Разработчиците демонстрираха възможностите на устройството по време на симпозиума. Стандартен чип с размери 1,5×0,77 mm, изграден по CMOS технологията, доставя 6,45 mW при мощност на входящия сигнал от 10,7 dBm. Възможно е да се комбинират няколко чипа за постигане на по-голяма мощност. Една нова идея, която може да доведе до големи промени в промишлеността.