CIENCIA

La nueva antena impresa en 3D puede aprovechar la energía de las señales 5G

Los operadores están implementando redes 5G en todo el mundo, con la promesa de entregar datos ultrarrápidos a dispositivos de todas las formas y tamaños. Hasta ahora, las afirmaciones de velocidad de 5G han sido poco más que humo y espejos. Sin embargo, es posible que los arquitectos de la tecnología 5G, sin saberlo, hayan proporcionado la clave de la energía inalámbrica. Un equipo de Georgia Tech ha desarrollado una pequeña antena impresa en 3D que puede cosechar energía de las ondas 5G. Esta tecnología tiene el potencial de convertir las redes de datos inalámbricas en una red eléctrica inalámbrica.

5G viene en varios sabores diferentes, cada uno con sus propias ventajas y desventajas. Hay 5G de banda baja que opera en el rango de varios cientos de megahercios, ofreciendo un buen rango pero velocidades más bajas. Las señales de banda media del orden de unos pocos gigahercios pueden proporcionar velocidades mucho más altas a cambio de una modesta reducción en el alcance. Ambos se clasifican como sub-6GHz; una vez que superas los 6 GHz, estás en el ámbito de la onda milimétrica 5G, llegando a los 40 GHz en los EE. UU. Eso es con lo que comenzaron Verizon y AT&T porque ese espectro estaba disponible y era muy, muy rápido. ¿El problema? Rango muy pequeño.

Algunos intentos anteriores de recolectar energía de señales inalámbricas se han centrado en Wi-Fi, que alcanza un máximo de unos pocos gigahercios como 5G de banda media, pero la onda milimétrica (mmWave) es una historia completamente diferente. La 5G de onda milimétrica (mmWave) puede transmitir varios gigabits por segundo debido a su alta frecuencia y potencia, y eso significa que hay más energía potencial para recolectar. Esto también se ha demostrado, pero estas demostraciones necesitaban una gran antena rectificadora. Cuanto más grande es la antena, más estrecho es su campo de visión, lo que la hace poco práctica para la recolección de energía. Las pequeñas tarjetas desarrolladas por el equipo de Georgia Tech resuelven este problema agregando un componente llamado lente Rotman: la forma puntiaguda en el medio (arriba).

Un sitio celular de ondas milimétricas 5G en un poste de luz en Minneapolis.

Las lentes Rotman ya se utilizan ampliamente en aplicaciones de formación de haces 5G. Pueden remodelar un solo haz estrecho en múltiples haces simultáneos que cubren un área más amplia. Es por eso que la antena de Georgia Tech es tan pequeña y eficiente: consume 21 veces más energía que una antena rectificadora estándar del mismo tamaño.

Sin embargo, todavía no estamos hablando de una gran cantidad de potencia. La señal de onda mm de alta frecuencia genera aproximadamente 6 microvatios de potencia a 180 metros (590 pies) desde un transmisor 5G. Eso también es con una línea de visión sin obstáculos; Las señales mmWave tienen una frecuencia demasiado alta para atravesar las paredes, pero eso es también lo que las hace más fáciles de aprovechar para la alimentación inalámbrica.

Unos pocos microvatios todavía son suficientes para alimentar sensores y dispositivos simples de IoT, eliminando la necesidad de baterías. El equipo cree que la energía inalámbrica podría convertirse en una tecnología 5G transformadora, pero eso probablemente solo sea cierto si los operadores descubren cómo cobrar por ella.

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