新加坡研究团队通过收集Wi-Fi信号来为LED供电
多年来，科学家们一直在努力寻找高效收集环境中的无线电波，以便为小型设备供电的新方法。不过迄今为止，这些信号的来源，始终没能向无线网络（Wi-Fi）那样普及。近日，来自新加坡国立大学（NUS）的一支研究团队，就介绍了他们新开发的一款能够为 LED 和其它小型电子设备 / 传感器供电的新型芯片。 =7F E/S
x`Vy<h 33
[attachment=107354] =_K%$y*
研究领队 Yang Hyunsoo 教授（左）与论文一作 Raghav Sharma 博士 =VCi8jDkP
多年来，收集环境中的无线电能量，然后转化输出有意义的功率，一直是一项艰巨的挑战。 CM`x>J
PG\\V$}A(
好消息是，来自新加坡国立大学（NUS）和日本东北大学的科学家们，已经开发出了所谓的“自扭矩振荡器”（STO）。 dko [
9cl{hdP{
[attachment=107355] f&=K]:WDe
图1.同步直流偏置的自旋转矩振荡器 v!nm
&"
作为一类相对新颖的微型设备，其具有产生微波的能力，但此前的输出功率一直相当低。基于此，研究团队想出了将多个 STO 集成在一个芯片上、以增加输出功率的新方案。 qK<aZ%V
u4go*#
不过为了实现这一目标，研究团队一直在努力设计并测试最佳布局，以解决间距和低频响应等方面的问题。最终交付演示的方案，就包含了八个串联起来的 STO 。 "1_{c *ck
/;zZnF\ e
[attachment=107356] }P 05eI
图2.四路 STO 的输出频率与功率 M|1eqR%x-?
该阵列能够吸收由 Wi-Fi 信号产生的 2.4GHz 无线电波，并将之转换为直流电压信号。在传递到电容器上之后，就可用于电量 1.6V 的 LED 。 t^`<*H
I[tAT[ <
给电容器充电 5 秒钟后，即便切断了外部电源，LED 也可保持点亮一分钟。 ( K^YD K
m]bL)]Z
[attachment=107357] z~GVvgd
图3.锁定在 2.4GHz 频率下的注入同步 rdORNlK&
研究作者 Yang Hyunsoo 教授称：“我们生活在一个被 Wi-Fi 信号所包围的世界，但当我们不使用它们来访问互联网时，它们就处于非活跃的浪费能量的状态”。 9m%7dsv
%{N>c:2I$
新研究成果是顺应转变迈出的第一步，届时随手可用的 2.4GHz 无线电波将成为绿色能量来源，以减少我们经常使用的电子设备的电池需求。 QB g}2.
zf k'>_'
[attachment=107358] Na~g*)uT$
图4.特定时域的测量与相位噪声分析 c2tEz&=G
通过这种方式，一部分物联网设备可使用无线电信号来供电。随着智能家居和智能城市应用的普及，这项研究工作或在通信、计算和神经形态等系统中得到高效的应用。 HY*l 4QK
>l7eoj
[attachment=107359] ?q+8 /2
图5.四路同步 / 非同步振荡器的电压整流 trID#DT~
目前研究团队正在努力增加增加阵列中的 STO 数量以提升能量的收集能力，并且探讨了如何将之用于为其它电子设备和传感器供电。 U'J P1\
>VpP/Qf
[attachment=107360] X7'h@>R
图6.演示能量收集的无线射频功率 E#yCcC!wMY
有关这项研究的详情，已经发表在近日出版的《自然通讯》（Nature Communications）期刊上。 MsN2A6|33
MAsWds`bpB
相关链接：https://www.nature.com/articles/s41467-021-23181-1
|
