전력 발진기에서 전자기 라디오 전송으로 모든 전기 에너지를 변환하는 안테나를 고려하십시오. 1 와트가 안테나에 공급되고 1 와트가 방출 된 전파 전력이라고 가정 해 봅시다.

그 힘은 대부분의 방향으로 빠져 나갑니다. 전구가 모든 방향으로 (가상적으로) 빛을 방출하는 것처럼. 전구는 비슷한 예일뿐 아니라 정확히 같은 예입니다. 방출 된 빛은 전자기파입니다.

이제 100 % 효율적인 태양 전지판이있는 전구에서 1 미터 거리에 있다고 가정하십시오. 그런 다음 전구를 정확하고 완전히 덮는 몇 개의 태양 전지판을 조립한다고 가정하십시오. 태양 전지판을 직렬로 연결하고 얼마나 많은 전력을 추출 할 수 있는지 확인합니다. 이 생각 실험을 위해 실제로 그 힘의 100 %를 추출 할 수 있습니다.

그런 다음 10m 떨어져 서서 똑같이하십시오. 분명히 더 많은 태양 전지판이 필요하지만 방출 된 빛이 전반적으로 패널에 충돌하고 그 패널을 넘어서 빛의 누출이 없다고 가정하면 100 % 전력을 받게됩니다.

그렇게 할 수는 있지만 큰 비용과 불편을 겪습니다. 그러나 연필 예리한 레이저 빔과 100 % 효율적인 태양 전지 패널의 문제는 그리 많지 않습니다. 빛의 초점을 충분히 맞출 수 있다면 모든 에너지를 모을 수 있습니다. 이것은 생각 만하는 운동이며 태양 전지판과 램프 / 레이저는 100 % 효율이 아닙니다.

전송 된 전파로 돌아가서 포물선 접시를 만들고 충분히 높은 주파수로 전송하여 대부분 의 전력을 수신 안테나 (다른 접시) 에 집중할 수 있습니다 . 이것은 전국적으로 군대와 통신 사람들에 의해 이루어지며, “대부분”비공개 인 가시 거리 데이터 및 음성 통신을 얻기 위해 가까이 있지 않는 한 전송되는 내용을 “도둑질”하기가 어렵습니다. 안테나와 작은 사이드 로브 에너지를 집어 들었습니다.

나머지 모든 송신기 방송의 경우, 이들은 일반적으로 쌍극자이며 적어도 하나의 평면에서 모든 방향으로 방출되는 에너지를 확산시킨다. 이를 통해 음악 방송국을 매우 쉽게 픽업 할 수 있으며 물론 목표입니다.

그 에너지를 쉽게 수확 할 수 있습니까? 전력이 대부분 우주로 날아가고 “청취자”가 분수를 받기 때문에 그다지 좋지 않습니다.

각 청취자의 안테나는 사실상 송신기 (송신기에서 전송 된 전력을 캡처하는 네트 (즉, 길고 얇은 모양에도 불구하고 실제 “영역”을 가짐))이며 캡처하는 양은 일반적으로 펨토 와트입니다. 일반적으로 RF 수신기 (너무 일반적 일 위험이 있음)는 안테나에서 수신 한 약 10 마이크로 볼트에서 작동 할 수 있으며 광범위한 안테나 유형의 샘플에서 평균적으로이 전압은 약 50 옴의 소스 임피던스를 갖습니다.

따라서 방출 된 전력은 5 uV 제곱 / 50 = 5 펨토 와트입니다.

분명히 송신기에 가까울수록 해방 될 수있는 전력이 커지지 만, 사용 가능한 전력을 얻는 데 관심이 있다면 전선을 사용하십시오.

지구상의 어느 지점에서나 수확 할 수있는 총 에너지에 대한 계산을하면 몇 밀리 와트 이상을 모을 수있는 곳이 많지 않을 것입니다.

태양 광 발전과 RF 에너지 수확은 기본적으로 전자기파 수확과 같은 형태입니다.

라우터로 대기해도 일부 라우터는 최대 80mW를 제공한다는 것을 읽었습니다.

라우터는 일반적으로 1/4 파장 안테나를 사용하고 에너지를 수집하기 위해 1/4 파장 안테나를 사용할 수도 있습니다. 근접 거리는 안테나에 이상한 로딩 효과를 발생시키기 전에 λ (1 파장) 정도입니다. 이 거리는 약 0.1 미터이므로 Friis 투과 방정식을 사용하여 dB로 변환합니다.-

L O g10

$log_{10}$L O g10

$log_{10}$

여기서 f는 MHz이고 d는 킬로미터입니다. 이 방정식은 주어진 반송파 주파수로 주어진 거리에서 예상 할 수있는 dB의 전력 손실을 나타냅니다.

2.45GHz 및 0.1 미터 (0.0001km)의 손실은 32.45 + 67.6-80 = 20dB입니다.

그러나 tx 및 rx 안테나는 반 방향이므로 약 4dB의 이득을 가지므로 손실은 약 16dB에 불과합니다.

80mW는 (이론적으로) 12.7mW가됩니다.

답변

@article{hemour2014towards,
title={Towards low-power high-efficiency RF and microwave energy harvesting},
author={Hemour, Simon and Zhao, Yangping and Lorenz, Carlos Henrique Petzl and Houssameddine, Dimitri and Gui, Yongsheng and Hu, Can-Ming and Wu, Ke},
journal={Microwave theory and techniques, IEEE transactions on},
volume={62},
number={4},
pages={965--976},
year={2014},
publisher={IEEE}
}

@article{hemour2014radio,
title={Radio-frequency rectifier for electromagnetic energy harvesting:    Development path and future outlook},
author={Hemour, Simon and Wu, Ke},
journal={Proceedings of the IEEE},
volume={102},
number={11},
pages={1667--1691},
year={2014},
publisher={IEEE}
}