Hitech logo

Идеи

Новый 5G-ретранслятор для беспроводного питания датчиков умных фабрик

TODO:
Георгий Голованов19 июня, 17:18

Один из признаков новой индустриальной эры — активное движение потоков информации. Эту тенденцию уже можно наблюдать на высокотехнологичных фабриках и складах, автоматическое оборудование и транспорт которых оснащены беспроводными датчиками и трансиверами. Во многих случаях для координации их действий используется мобильная связь пятого поколения. Задействовав более низкую рабочую частоту для беспроводной передачи электричества, ученые из Японии получили устройство 5G, лишенное многих ограничений современных ретрансляторов, включая дальность действия и эффективность. Оригинальная разработка позволяет размещать датчики и трансиверы умных фабрик более гибко и охватывать территорию большей площади.

00
Самые интересные технологические и научные новости выходят в нашем телеграм-канале Хайтек+. Подпишитесь, чтобы быть в курсе.

Беспроводное питание этих устройств, безусловно, облегчает функционирование умных фабрик и складов, но есть затруднение: современная беспроводная передача электричества работает на частоте 24 ГГц. Это значит, что направленный луч должен быть очень узким, иначе будут большие потери энергии. Более того, необходима прямая видимость. Поскольку для увеличения дальности действия базовых станций 5G часто используются ретрансляторы, беспроводные передатчики электричества должны покрывать еще большее расстояние, а это для систем с частотой 24 ГГц непросто.

«Если ИИ — это мозг робота, то RPA — его руки». Что умеют программные роботы

Преодолеть все эти трудности попытались ученые из Токийского технологического института. Они нашли оригинальное решение и представили на симпозиуме IEEE 2024 новый ретранслятор 5G, который можно заряжать без проводов на частоте 5,7 ГГц, сообщает Science Daily.

«Использование 5,7 ГГц в качестве частоты передачи электроэнергии позволяет получить более широкое покрытие, чем у традиционных систем с 24 ГГц, подключать одновременно больше устройств», — сказал профессор Ацуси Сиране.

Предложенный беспроводной ретранслятор выполняет функции приемника и передатчика сигналов 5G, идущих от базовой станции или беспроводных устройств. Ключевая инновация системы — выпрямительный преобразователь частоты, который выполняет субгармоническое преобразование 4-го порядка, генерируя также постоянный ток.

Преобразователь использует входящий сигнал беспроводной передачи электричества на частоте 5,7 ГГц в качестве локального сигнала. С его помощью и фазовращателями, схемами умножения и сумматором мощности преобразователь преобразует входящий сигнал на 28 ГГц в 5,2 ГГц. Затем этот сигнал проходит через встроенный усилитель, преобразуется до 28 ГГц и ретранслируется дальше.

Разработчики продемонстрировали возможности устройства на симпозиуме. Стандартный чип размера 1,5×0,77 мм, созданный по технологии КМОП, выдал 6,45 мВт при входящей мощности сигнала 10,7 дБм. Для большей производительности можно объединить несколько чипов.

Японский научно-технический консорциум сделал важный шаг к реализации современных стандартов связи в стратосфере. Самолет «Цессна» поднялся на 4 км со всем необходимым оборудованием и успешно провел ряд экспериментов, которые позволят в будущем обеспечивать мобильной связью 5G наземные станции с высотных платформ, расположенных не выше 50 км над уровнем моря.