研究人员已经设计出一种方法，利用自旋-力矩振荡器，利用无线信号并将其转换成能量，为小型电子产品提供动力。

 

随着数字时代的兴起，设备间无线传输信息的WiFi源数量呈指数级增长。这导致WiFi使用的2.4GHz无线频率被广泛使用，多余的信号可用于其他用途。

 

为了利用这种未被充分利用的能源，新加坡国立大学(NUS)和日本东北大学(TU)的一个研究小组开发了一项技术，该技术使用被称为自旋-力矩振荡器(STOs)的微型智能设备来收集并将无线无线电频率转换为能量，从而为小型电子产品提供动力。在他们的研究中，研究人员已经成功地利用wifi波段信号为发光二极管(LED)无线供电，而无需使用任何电池。天富登录现场

 

“我们被WiFi信号包围，但当我们不使用它们连接互联网时，它们是不活跃的，这是一个巨大的浪费。”我们的最新成果是朝着把现成的2.4GHz无线电波转化为绿色能源迈出了一步，从而减少了我们日常使用的电子产品对电池的需求。通过这种方式，小型电子设备和传感器可以通过无线频率波作为物联网的一部分来无线供电。随着智能家居和城市的出现，我们的工作将促进在通信、计算和神经形态系统中的节能应用。”新加坡国立大学电气和计算机工程系的杨玄洙教授领导了这个项目。

 

杨贤洙和Raghav Sharma

 

这一研究突破是由杨贤洙教授(左)领导的团队取得的。Raghav Sharma博士(右)，论文的第一作者，正拿着一个嵌入约50个自旋力矩振荡器的芯片。资料来源:新加坡国立大学

 

进行了研究与郭教授的研究团队合作永鑫,他也是从新加坡国立大学电子与计算机工程系,教授以及Shunsuke根据和他的团队从你。结果发表在《自然通讯5月18日,2021年。天富登录现场

 

将WiFi信号转换为可用能量

 

自旋转矩振荡器是一类新兴的产生微波的器件，在无线通信系统中有广泛的应用。然而，由于STOs输出功率低、线宽宽，阻碍了STOs的应用。

 

虽然多个STOs之间的相互同步是解决这一问题的一种方法，但目前的方案，如多个STOs之间的短程磁耦合，有空间限制。另一方面，使用涡旋振荡器的远距离电同步频率响应只有几百兆赫兹。它还需要为单个STOs提供专用的电流源，这可能会使整个片上实现复杂化。

 

为了克服空间和低频限制，研究团队提出了一种将8个STOs串联在一起的阵列。使用这个阵列，WiFi使用的2.4 GHz电磁无线电波被转换成直接电压信号，然后被传输到一个电容来点亮一个1.6伏的LED。当电容充电5秒后，在无线电源关闭后，它能够照亮相同的LED 1分钟。

 

在他们的研究中，研究人员还强调了电气拓扑对于设计片上STO系统的重要性，并比较了串联设计和并联设计。他们发现并行配置对于无线传输更有用，因为它具有更好的时域稳定性、频谱噪声行为和对阻抗失配的控制。另一方面，由于STOs的二极管电压的加性效应，串联连接在能量收集方面具有优势。

 

评论他们的结果的意义,Raghav Sharma博士论文的第一作者,共享,“除了提出停止数组为无线传输和能量收获,我们的工作还演示了控制的同步状态耦合STOs使用注入锁定从外部射频源。这些结果对于同步STOs的未来应用很重要，比如快速神经形态计算。”

 

下一个步骤

 

为了提高他们技术的能量收集能力，研究人员正在寻求增加他们设计的阵列中的STOs数量。此外，他们还计划测试他们的能量采集器，以便为其他有用的电子设备和传感器无线充电。

 

该研究团队还希望与业界合作伙伴一起探索用于自我持续智能系统的片上sto的开发，这可以为无线充电和无线信号检测系统开辟可能性。