新しい電波干渉技術により長距離ワイヤレス充電が向上

• 研究者たちは、自由空間を通じて効率的に電力を伝達できる独自のシステムを開発しました。 
• このシステムにより、電源ソケットからある程度離れた場所にある携帯電話を簡単にワイヤレス充電できるようになります。 
• 特定の振幅と位相で信号を転送することで機能します。 

アンテナが無線技術において、情報や電力伝送などの重要な役割を果たしていることは誰もが知っています。無線通信システムは十分に開発されていますが、無線電力伝送はまだ初期段階にあります。

私たちが試していないわけではありません。共振器と周囲の要素の形状を最適化することで、より高い効率で電力を伝達する新しい方法を見つけるために、重要な研究が行われてきました。実際、私たちは最近大きな進歩を遂げました。

国際研究チームは、電力伝送効率を高め、長距離ワイヤレス充電の実現につながる可能性がある新しいコンセプトを実証しました。これが実装されれば、すべての携帯電話家電、医療用インプラント、さらには電気自動車にとっても有益となるでしょう。

彼らはどのようにしてそれを行ったのでしょうか?

十分な量のエネルギーを、電磁波を介して長距離にわたって（電線を使用せずに）伝送することは非常に困難です。しかし、研究者らは、干渉メカニズムによる波のインピーダンスのローカル制御に依存する新しい技術を開発しました。

彼らは、特定の位相と振幅の信号 (逆方向に伝播) による出力結合導波路のコヒーレント励起を使用することで、受信アンテナの効率を向上させることが可能であることを示しました。信号は独自の干渉パターンを形成し、受信側で最適な電波インピーダンスを提供し、自由空間を介して転送される電力量を最大化します。

それはどういう意味ですか？ 

簡単に言うと、ワイヤレス電力伝送の主要な問題の 1 つは、アンテナが放射線を吸収せず、実際、衝突する放射線のごく一部を放出することです。これら 2 つのプロセスは通常、結合定数に関連付けられており、これら 2 つのプロセスの定数が同じ場合、最大量のエネルギーが伝達されます。

これらの結合定数を安定に保つために、研究者は、インダクタやコンデンサを含むいくつかの構成可能な回路モジュールを統合しました。さらに、結合定数の不均衡を抑えるために、特定の振幅と位相で信号を伝送しました。負荷を変更せずに、電波の伝達を改善するように信号を構成することもできます。

デモンストレーション

画像クレジット:クラスノック / テキサス大学

画像は、波 (無線周波数) を放射する送信アンテナ (右側) を示しています。受信側のアンテナは、同軸ケーブルを介してエネルギー (青色の波) をバッテリーに送信します。回路から放射される赤い波は、送信されるエネルギー量を最大化する方法で干渉します。 

研究チームは、全波数値シミュレーションでこの原理を証明する理論モデルを開発しました。彼らは、信号発生器と 2 つのアンテナを使用して、40 センチメートルの距離でマイクロ波電力を伝送しました。同軸ケーブルはさらに、受信アンテナを回路 (バッテリーなど) に接続します。

彼らは、結合定数に大きな差がある場合でも、自分たちの技術が最大のエネルギー伝達を回復できることを実証しました。 研究者らによると、この技術は、劇的に変化する環境において効率的な無線エネルギー伝送システムを開発するために使用できるとのことです。

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しかし、ワイヤレス電力伝送用のデバイスを製造する会社である Witricity は、このコンセプトの利点はまだ検証されていないと述べています。導入してみる価値があるかどうかはまだわかりません。