עתיד Mimo במערכות העברת חשמל אלחוטיות

הצומת של מספר רב של טכנולוגיות אנטנה (MIMO) ו העברת חשמל אלחוטית (WPT) מייצג את אחד הגבולות הדינמיים ביותר באספקת אנרגיה. במהלך העשור האחרון, MIMO שינתה תקשורת רדיו- ⁇ על ידי הגדלת נתונים באמצעות קידוד וקישור אמינות באמצעות מגוון מרחבי.עכשיו, אותם עקרונות מונים כדי לשפר את היעילות, הטווח, והתאמה של מערכות חשמל אלחוטיות, כמו חוקרים דוחקים את הגבולות של חומרים אלקטרוניים ומעבדה, עיבוד אלקטרוני של כלי רכב חשמליים, ומעבדה, למעבדה, הוא מסוגלות, למעבדה, למעבדה, למעבדה, למעבדה, למעבדה, למעבדה של כלי רכב אלקטרוניים, למעבדה, למעבדה, להזיזו של כלי רכב אלקטרוניים, למעבדה, למעבדה, למעבדה, למעבדה, למעבדה, למעבדה, למעבדה, למעבדה, למעבדה, למעבדה לשימוש יומיומית, למעבדה, למעבדה, למעבדה, למעבדה לשימוש יומיומית, למעבדה, למעבדה, למעבדה, למעבדה, למעבדה, למעבדה, למעבדה, למעבדה, למעבדה, למעבד

טכנולוגיית MIMO

מערכות MIMO מעסיקות אנאנטות מרובות במדר ובמקבל כדי לשלוח ולקבל אותות במקביל.בתקשורת רדיו, ריבוי מרחבי זה מכפיל את יכולת הנתונים מבלי לדרוש ספקטרום או כוח נוספים.עבור העברת חשמל אלחוטית, הרעיון הליבה דומה: במקום להשתמש במשלוח יחיד ו- יחיד מקבל סליל אחד, MIMO WPT משתמש במערך של אנטנה שיכולה ליצור אנרגיה ממוקדת, לפצות על נתיבי מרחקים דינמיים, אפילו כדי להתאים באופן חלקי לסביבות ממות (MO) לכדי יעילות גבוהה יותר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, לשיטות אבטחה גבוהה יותר, לשיטות של רדיפטפטפטפטפטפטפטפטפטפטפטפטפטפטפטפטפטפטמטיות יותר, ומשתנה יותר, לכדי יעילות גבוהה יותר, לכדי יעילות גבוהה יותר, כלומר, לכדי שינוי באופן חלקי, לשיטות כוח.

בלב של MIMO WPT הוא היכולת לעצב את השדה האלקטרומגנטי. על ידי התאמת השלב והאמפליטודה של כל אנטנה משדרת, המערכת יכולה לכוון אנרגיה בכיוונים ספציפיים, טכניקה המכונה beamforming. בהקשר תקשורת, beamforming משפר את אות-לעין יחס; בהעברת כוח, הוא מרכז כוח קורנל על המקלט, צמצום פסולת ו minimizing בחשיפה של כמה אזורים מרחביים, אפילו עם אנרגיה אופטיקה, במיוחד אם הם יכולים לחטוף דרך מספר דרכים שונות.

כיצד MIMO משפר את העברת החשמל

חידוש אנרגיה מתחדשת מספק יעילות גבוהה רק כאשר סלילים מתואמים היטב ומניח בתוך כמה סנטימטרים או מטרים, בהתאם לגודל ה-Coil. רדיטיבי רחוק-שדה גישות, כגון מיקרוגל כיווןיגל, יכול לפעול על פני מרחקים ארוכים יותר אבל סובל מיעילות ירודה אלא אם כן am ממוקד בחוזקה מכה את המקלט.

מדדים מרכזיים ב-MIMO WPT כוללים את יעילות העברת החשמל (PTE) ואת כוח התפוקה ב- המקלט.מחקר שפורסם ב-FLT:003FLT:1 , תחזיות על תאוריות מיקרוגל וטכניקה: 2,3, לעומת זאת, ארכיטקטורות MIMO 4 , יכולות לשפר את PTE ב 2-4 פעמים בהשוואה ל- יחיד- ⁇ (S) במרחק של 5 מטרים מ-iOS (כלומר, 2 × 2 מטרים) עם מערכת הפעלה פחות מ- 2 מ- 2 טרה- 2 טרה- 2 טרה- 2 טרה- 2 וואט) עם מערכת הפעלה של פחות מ- 2 טרה- 2 טרה- 2 אנטנות גבוהה יותר מ- 2 טרה- 2.

יישומים נוכחיים של MIMO ב-WiFi

למרות ש-MIMO WPT הוא עדיין שדה מתפתח, כמה יישומים מעשיים החלו למנף את היתרונות שלה:

רכב חשמלי

טעינה אלחוטית עבור כלי רכב חשמליים (EVs) בדרך כלל מסתמכת על כריות גדולות, שטוחות עם סלילים הדורשים היערכות מדויקת של חניה.טכנולוגיית MIMO יכולה להירגע אלה סובלנות היישור. חוקרים ב-FLT:0Stanford UniversityFLT:1 הוכיחו מערכת מבוססת MIMO המאפשרת אנרגיה לזרום ביעילות גם כאשר הרכב מתמוסס על ידי עשרות ס"מ.

מוצרי אלקטרוניקה

חברות כגון FLT:0 (OssiaFLT:1 ו Energous מפתחים מערכות טעינה אווירית באמצעות תצורת אנטנה דמוית MIMO-like אלקטרוניקה שלהם, כגון Cota ווואטפ, להשתמש אנאנטנות מרובות כדי לספק מכשירים בתוך חדר.למרות שהפלט הנוכחי מוגבל לכמה וואטים - ללא טיפול מתמשך עבור חיישנים, מכשירי שמיעה, ומסילות חכמות, ניתן לטעון על ידי שימוש בטלפונים חכמים, בעוד שעדיין לא ניתן להגדיר אותם בעתיד.

שתלים רפואיים

פייסmakers, נוירוסנסציות, ומכשירים אחרים שישלים דורשים כוח אמין ללא חוטים סחירים. MIMO WPT מציעה דרך להגדיל את עומק העברת החשמל תוך צמצום חימום רקמות.על ידי שימוש באנטנות חיצוניות מרובות עם beamforming, המערכת יכולה לספק אנרגיה להשתלת עמוק יותר עם פחות קרינת בזבזנית.

רשתות אינטרנט תעשייתיות וחיישנים

גורמים ומחסנים הם יותר ויותר פריסת חיישנים אלחוטיים לפקח על ציוד, טמפרטורה ומלאי. סוללות ריצה לכל חיישן הוא יקר; MIMO WPT מספק דרך לספק כוח על פני מרחקים של 10-30 מטרים לעשרות חיישנים בו זמנית.על ידי שימוש משדר מרכזי עם מערך אנטנה, המערכת יכולה לשדר כוח בדבור רחב או לעבור להיות מכוונת עבור חיישנים ספציפיים ביקוש גבוה.

אתגרים טכניים ומעשיים

למרות ההבטחה, MIMO WPT ניצב בפני כמה מכשולים משמעותיים שיש להתגבר עליהם לפני אימוץ נרחב הוא אפשרי.

סודיות ושיקום

מערכות חשמל אלחוטיות פועלות בלהקות תדר משותפות, בדרך כלל בלהקות ISM (למשל, 2.4 GHz, 5.8 GHz, 915 MHz) כוח גבוה יכול לגרום להפרעה עם Wi-Fi, Bluetooth ומערכות תקשורת אחרות. MIMO WPT משדרים חייבים ליישם את הרגישות הספקטרום דינמי ובקרת הכוח כדי למנוע הפרעה.

בטיחות וחשיפה

חשיפה אנושית לשדות אלקטרומגנטיים בתדר רדיו מוסדרת למניעת השפעות תרמיות וסיכוני בריאות אחרים.מערכות MIMO WPT חייבות להבטיח שקצב הקליטה הספציפי (SAR) נשאר מתחת לסף, בדרך כלל 1.6 W/kg לחשיפה חלקית של גוף.התאם הסתגלותי יכול לעזור על ידי העברת אנרגיה הרחק מאנשים וחיות מחמד, אבל זה דורש אלגוריתמים מדויקים ומהירים.

עלויות ומורכבות

כל אלמנט אנטנה במערך MIMO דורש שינוי שלב משלו, מגבר כוח, ומעגל בקרה.עבור מערך 16-element, זה מכפיל את הצעת החומרים בהשוואה למערכת עיבוד יחיד-קויל.תתתת אותות עולה גם: הערכת ערוצים חייבת להתבצע במהירות כדי לעקוב אחר מקלטים נעים, אשר צורכת משאבים חישוביים בדרך כלל עבור אלקטרוניקה צרכנית, עלות וגודל הם יצרני כפול, אולי, באמצעות פתרונות בלעדיים, רק עבור MacX.

תקנים והתאמה

תעשיית הכוח האלחוטית נאבקה כבר זמן רב בסטנדרטים המתחרים - Qi, PMA, A4WP ואחרים - שאינם תמיד מתאימים. MIMO WPT מציג מימד נוסף של מורכבות.כדי להשיג יכולת הדדית, גופים תעשייתיים כגון ה-WiFi Consortium Power Consortium (WPC) ו- AirFuel Alliance יצטרכו לפתח מפרטים המגדירים פרוטוקולים תקשורת, נהלי תפוצה ערוץ, ופרופילי חשמל עבור מערכות הפעלה מוקדמות של MIFD.

פיתוח עתידי ומגמות מתפתחות

במבט קדימה, כמה כיוונים מחקר ומגמות שוק יעצבו את מסלול MIMO בהעברת חשמל אלחוטית.

MIMO ו- מילימטר-וייב העברת כוח

Massive MIMO, שפותחה במקור עבור תחנות בסיס 5G, משתמשת במערך של 64, 128, או יותר אנאנטנות כדי ליצור עמימות הדרכה גבוהה. אותו מושג החל על WPT יכול לאפשר משלוח אנרגיה מעל מאות מטרים עם רחפנים חסכוניים דומים חיישנים לטווח הקצר של היום אפילו חיישנים אלחוטיים-טווח נמוך יותר.בתדירות גבוהה של מילימטר-גלימה (2460 GHz), רכיבי האנטנה הופכים קטנים מספיק כדי להתאים למערך גדול בצורת 10 מ"מ"מ"מ"מ"מ"מ"מ"מ) יכול להיות נמוך מאוד, למשל, ירידה של 10 קומפקטית, ירידה של חשמל, ירידה של 10 קומפקטית, 000, 000, ירידה של 10 קומפקטית, 000, 000, ירידה של צריכת חשמל, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000 קומפקטית, ירידה של אמצעי אבטחה, 000, 000, ירידה של צריכת חשמל, 000, 000, 000, 000, כדי להפחית את זה יכול להיות יעיל יותר, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000 קומפקטית, 000 טרה-טווח

העברת מידע אלחוטית וסימפו (SWIPT)

(ה-MIMO מתאים באופן מהותי ל- SWIPT, שבו אותו אות נושא את הנתונים והאנרגיה כאחד.על ידי ניצול דרגות המרחב של החופש, משדר SWMO יכול להקצות כמה אנטנה לאספקת חשמל ואחרים לתקשורת, או להשתמש באותן אנטנה עבור שני פונקציות עם זמן או תדירות-דיוויזיוניזציה.אינטגרציה זו אטרקטיבית עבור מכשירים הדורשים קישוריות וכוח.

מערכות דינמיות ואובייקטיביות

מערכות MIMO WPT בעתיד יכללו למידת מכונה וחיזוי ערוץ בזמן אמת כדי להסתגל לסביבות משתנות.במקום להסתמך על אותות טייס תקופתיים עבור הערכת ערוץ, המשדר יכול לחזות את הערוץ באמצעות נתונים היסטוריים ועידוד תנועה. לדוגמה, מערכת המעצמה רובוט נייד במחסן יכולה ללמוד את הנתיב האופייני של הרובוט ולקדם את האלגוריתם של כוח פעולה וחיזוק באמצעות אלגוריתמים מרובים של כוח פעולה יכול להפוך את האלגוריתמים של כוח הבקרה לאופטימיזציה של מערכות בקרה והגנתיים אלה למקסימום.

שילוב עם אנרגיה קצירת ואחסון

(MIMO WPT לא יחליף סוללות לחלוטין, אבל זה יכול להפחית את גודל הסוללה ולהרחיב את תוחלת החיים של המכשיר. טכנולוגיות אחסון אנרגיה חדשה - סוללות מוצקות של סרטים, supercapacitors, ו- Energy-harvesting מעגלים - יעבוד בשיתוף עם MIMO מקלטים.המקבל יכול להיות מתוכנן כמערך קטן של רטיבות (reating אנטנה RF) שממיר ל- DC על ידי שילוב של כוח מקסימלי של סוללות כוח מחסנים או מחסנים, אפילו מחסנים, כולל מחסנים, כולל מחסנים של כוח מחסנים של כוח מחסנים של כוח לינוקס, יכול להיות מסוגלות, כמו מחסנים, כולל מחסנים של כוח מחסנים של 1 ו-HDF, כמו מחסנים, עם מערכת כוח מחסנים, עם מערכת כוח מחסנים של כוח וואט, עם מחסנים, עם מחסנים, יכול להיות מתוכנן באופן ישיר, עם מחסנים, עם מערכת ההפעלה של כוח מחסנים, עם מחסנים של מחסנים של מחסנים של מחסנים, כמו מחסנים של מחסנים של כוח מחסנים, 000 כוח מחסנים, יכול להיות מתוכנן באופן ישיר, כמו מחסנים של

מסקנה

העתיד של MIMO במערכות העברת חשמל אלחוטיות מוגדר על ידי התכנסות של הנדסה אלקטרומגנטית, עיבוד אותות ושילוב מערכות. על ידי ניצול אנטנה מרובות, MIMO משפר את היעילות, הטווח, והחזקה של משלוח חשמל אלחוטי, מענה למגבלות שיש להן מגבלות היסטורית ל- WPT לכדי אתגרים מהירים, סטנדרטיים של אופטימיזציה אלחוטית של אנרגיה, אך יישומים נוכחית בכלי רכב חשמליים, אלקטרוניקה, אלקטרוניקה, אלקטרוניקה, אלקטרוניקה, , מכשור רפואי ו-IoT תעשייתי הם רק ההתחלה של 5, כמו גם כן, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, דרישות אופטימיזציה של כוח תחרותית, כמו גם אם הם רק עבור טכנולוגיות יעילות, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, 5 שנים של חשמל לטווח קצר, יעילות, יעילות, יעילות, אם זה יכול להיות יעיל, אם זה יכול להיות יעיל, כלומר, כלומר, כלומר, אם זה יכול להיות יעיל, אם זה יכול להיות יעיל, עבור יעילות, עבור יעילות, עבור יעילות, עבור חשמל לטווח קצר, עבור יעילות, אם זה יכול להיות יעיל, עבור חשמל לטווח קצר, אם זה יכול להיות יעיל, אם זה יכול להיות, אם זה יכול להיות יעיל, אם זה יכול