Bộ thu phát tín hiệu mạng 5G được cấp nguồn hoàn toàn không dây và có hiệu suất chuyển đổi năng lượng cao trên khoảng cách và góc độ lớn.

Nguyên mẫu bộ thu phát truyền điện không dây sóng mm và tín hiệu 5G. Ảnh IEEE

Từ khi Nikola Tesla lần đầu tiên đề xuất ý tưởng truyền điện không dây, đã có nhiều nỗ lực nghiên cứu khai thác ý tưởng này cho những ứng dụng khác nhau. Một phương pháp ứng dụng ý tưởng này là thực hiện với mạng 5G. Khi mạng 5G bắt đầu trực tuyến, quy mô của mạng Internet vạn vật dự kiến ​​sẽ tăng lên. Với rất nhiều thiết bị trên mạng, xuất hiện nhiều nhu cầu chế tạo các thiết bị hỗ trợ không dây, có thể hoạt động với tín hiệu 5G. Sản xuất các thiết bị cấp nguồn không dây gặp phải những trở ngại lớn, khoảng cách truyền tải ngắn và hướng cố định để nhận được nguồn điện.

Nhóm nhà khoa học từ Học viện Công nghệ Tokyo (Tokyo Tech), do PGS TS Atsushi Shirane dẫn đầu thông bảo sản xuất thành công một thiết bị thu-phát tín hiệu cấp nguồn không dây cho mạng 5G, khắc phục được cả hai trở ngại này. Phát minh mới được trình bày trong Hội nghị chuyên đề IEEE 2022 về Công nghệ & Mạch VLSI.

TS Shirane giải thích, hệ thống truyền điện không dây sóng milimet là một giải pháp đầy hứa hẹn cho Internet of Things (IoT) khổng lồ, nhưng bị các vấn đề kỹ thuật cản trở. Nhóm nghiên cứu đã tạo ra bước đột phá bằng giải pháp chế tạo bộ thu phát 5G hiệu suất cao với góc hướng và khoảng cách lớn.

 

Biểu đồ cho thấy, khi hệ thống lái tia tăng từ 0° lên 45° trong quá trình truyền tải điện không dây, thiết bị mới có thể tiếp tục tạo ra 46% công suất, cao hơn nhiều so với những thiết bị trước đó,  giảm xuống còn một vài phần trăm, trên khoảng cách lớn gấp đôi. Ảnh: IEEE.

Máy phát - máy thu do nhóm nghiên cứu sản xuất là thiết bị đầu tiên thuộc loại này. Thiết bị có hai chế độ, một chế độ nhận và một chế độ truyền. Ở chế độ nhận, thiết bị sẽ nhận tín hiệu 5G và tín hiệu nguồn sóng milimet. Tín hiệu nguồn kích hoạt thiết bị và cung cấp năng lượng cho thiết bị. Thiết bị sau đó sẽ chuyển sang chế độ truyền và gửi tín hiệu 5G trở lại theo cùng hướng nhận được ban đầu.

Một thiết bị thu truyền tín hiệu có thể dễ dàng giao tiếp và là một phần của IoT mà không cần điểm cắm riêng, khác hoàn toàn so với các thiết bị IoT trong nhà hiện nay. Thiết bị có thể thu tin hiệu và tạo ra nguồn điện trên nhiều góc độ và khoảng cách, do đó không có những khó khăn mà các thiết bị hỗ trợ không dây thông thường phải đối mặt.

Với những thiết bị nhỏ hơn, không cần bảo trì và cơ sở hạ tầng bổ sung, mạng IoT được mở rộng dễ dàng và kết nối tốt hơn. Đây là lần đầu tiên trên thế giới có một thiết bị tiếp nhận đồng thời tín hiệu điện và tín hiệu liên lạc với hệ thống lái tia. Công nghệ mới này có thể cách mạng hóa mạng IoT và vượt qua những thách thức lớn đang đối mặt, thúc đẩy mở rộng mạng lưới kết nối vạn vật.