佐治亚理工学院的研究人员发现了一种利用5G网络容量过剩的创新方法，将其转变为“无线电网”，可为当今需要电池供电的物网(IoT)设备供电。佐治亚理工学院的发明人已经开发出一种基于Rotman透镜的灵活整流天线(rectenna)系统，该系统首次能够在28 GHz频段内进行毫米波捕获。(Rotman镜头是波束形成网络的关键，经常在雷达监视系统中用于在不物理移动天线系统的情况下查看多个方向的目标。)

但是，为了获得足够的功率以在远距离为低功率设备供电，需要大口径天线。大型天线的问题在于它们的视野变窄。如果天线从5G基站广泛散布，则此限制会阻止其运行。

佐治亚理工学院电气与计算机工程学院成立的雅典娜实验室的高级研究员Aline Eid说：“我们已经解决了只能使用一个具有广角覆盖范围的系统从一个方向看的问题。并开发适用于电磁，无线，射频，毫米波和亚太赫兹应用的新颖技术。

该发现发表在1月12日的“科学报告”杂志上。

与前几代蜂窝网络相比，FCC授权5G集中精力集中精力。尽管当今的5G是为高带宽通信而构建的，但高频网络拥有丰富的机会来“收获”未使用的功率，否则这些功率将被浪费掉。

攻入5G高频电源

高级实验室顾问兼首席技术官吉米·海斯特(Jimmy Hester)表示：“借助这项创新，我们可以拥有一个大型天线，该天线可以在更高的频率下工作，并且可以从任何方向接收功率。它与方向无关，因此更加实用。”佐治亚州技术公司Atheraxon的合创始人，开发5G射频识别(RFID)技术。

借助佐治亚理工学院的解决方案，天线阵列从一个方向收集的所有电磁能被合并并馈入单个整流器，从而使其效率最大化。

开斋节说：“人们以前曾尝试在24或35吉赫兹这样的高频进行能量收集，”但这种天线只有在它们与5G基站视线一致的情况下才有效。直到现在，还没有办法增加他们的报道范围。

Rotman镜头的操作就像光学镜头一样，同时以蜘蛛网状的图案同时提供六个视场。调整透镜的形状会导致一种结构，在波束端口一侧具有一个曲率角，而在天线一侧具有另一种曲率角。这使得该结构能够将一组选定的辐射方向映射到一组相关的光束端口。然后将透镜用作接收天线和整流器之间的中间组件，以收集5G能量。

这种新颖的方法通过融合独特的射频(RF)和直流(DC)组合技术的结构解决了整流天线角度覆盖范围和开启灵敏度之间的折衷，从而使系统具有高增益和大波束宽度。

在演示中，佐治亚理工学院的技术与参考同类产品相比，其采集功率提高了21倍，同时保持了相同的角度覆盖范围。

这一强大的系统可能为可穿戴和无处不在的物网应用的新型无源，远程，毫米波5G供电的RFID打开大门。研究人员使用内部增材制造在许多日常的柔性和刚性基材上印刷手掌大小的毫米波采集器。提供3D和喷墨打印选项将使该系统更加经济实惠，并为广泛的用户，平台，频率和应用程序所访问。

通过空中充电更换电池

“ 5G将会无处不在，尤其是在城市地区。您可以更换数百万或数千万个无线传感器电池，尤其是用于智慧城市和智慧农业应用的无线传感器电池，” Ken Emmanouil(Manos)Tentzeris说道。拜尔斯大学电气与计算机工程学院柔性电子学教授。

Tentzeris预测，即服务即服务将成为电信行业的下一个重要应用，就像数据已取代语音服务成为主要收入来源一样。

服务提供商希望采用这种技术以“无线”方式按需提供电源，从而消除对电池的需求，这使研究团队感到非常兴奋。

“我一直从事常规的能源收集工作已有至少六年的时间，而在大部分时间里，由于FCC对功率排放和排放的限制，在现实世界中似乎并没有使能源收集工作发挥作用的钥匙。专注”，海丝特说。“随着5G网络的出现，它实际上可以工作，我们已经证明了这一点。这非常令人兴奋-我们可以摆脱电池的使用。”