Nieuwe golfinterferentie-techniek verbetert lange-afstand draadloos laden

Onderzoekers ontwikkelen een uniek systeem dat efficiënt vermogen kan overdragen door vrije ruimte. Het systeem kan het gemakkelijk maken om een mobiel op enige afstand van het stopcontact draadloos op te laden. Het werkt door het signaal over te dragen met specifieke amplitude en fase.

Hoe deden ze het?

Het is heel moeilijk om voldoende hoeveelheid energie door elektromagnetische golven over een lange afstand over te dragen (zonder draden te gebruiken). Echter, onderzoekers hebben een nieuwe techniek ontwikkeld die berust op de lokale controle van de golfimpedantie die geboden wordt door interferentie-mechanisme.

Ze toonden aan dat het mogelijk is om de efficiëntie van een ontvangende antenne te verhogen, door coherente opwekking van de uitkoppeling waveguide met een signaal (achterwaarts voortplantend) van specifieke fase en amplitude. Het signaal vormt een uniek interferentiepatroon, wat optimale golfimpedantie aan de ontvangende kant biedt, wat de hoeveelheid overgedragen vermogen door vrije ruimte maximaliseert.

Wat betekent dit?

In eenvoudige taal, een van de grote problemen met draadloze stroomoverdracht is dat de antenne straling niet absorbeert, maar in feite een klein deel van de invallende straling uitstraalt. Deze twee processen zijn meestal geassocieerd met een koppelingsconstante, en wanneer de constanten van deze twee processen hetzelfde zijn, wordt de maximale hoeveelheid energie overgedragen.

Om deze koppelingsconstanten stabiel te houden, integreerden onderzoekers een paar configureerbare circuitmodules, inclusief spoelen en condensators. Daarnaast overdroegen ze het signaal met specifieke amplitude en fase, om het onbalans van koppelingsconstanten te onderdrukken. Het signaal kan ook geconfigureerd worden om golftransmissie te verbeteren zonder de belasting te hoeven wijzigen.

Demonstratie

Het team ontwikkelde een theoretisch model om dit principe te bewijzen met volledige golf numerieke simulaties. Ze gebruikten een signaalgenerator en twee antennes om microgolfvermogen op 40 centimeter afstand over te dragen. Een coaxiale kabel verbindt de ontvangende antenne verder met circuit (zoals batterij).

Ze demonstreerden dat hun techniek maximale energieoverdracht kan herstellen, zelfs met een groot verschil in koppelingsconstanten. Volgens de onderzoekers kan de techniek gebruikt worden om efficiënte draadloze energie-overdrachtsystemen te ontwikkelen in drastisch veranderende omgevingen.

Echter, Witricity, bedrijf dat apparaten voor draadloze stroomoverdracht produceert, zegt dat de voordelen van dit concept nog geverifieerd moeten worden. Ze zijn nog steeds niet zeker of het de moeite waard is om te implementeren.