<p>多年来，科学家们一直在努力寻找高效收集环境中的无线电波，以便为小型设备供电的新方法。不过迄今为止，这些信号的来源，始终没能向无线网络（Wi-Fi）那样普及。<strong>近日，来自新加坡国立大学（NUS）的一支研究团队，就介绍了他们新开发的一款能够为 LED 和其它小型电子设备 / 传感器供电的新型芯片。</strong></p>

<p><img alt="研究领队 Yang Hyunsoo 教授（左）与论文一作 Raghav Sharma 博士" data-entity-type="file" data-entity-uuid="f5bb0810-0744-4aff-bd6f-0c55cf0e67a7" src="http://new.eetrend.com/files/2021-05/wen_zhang_/100113022-206961-1.jpg&…; /></p>

<p><em>研究领队 Yang Hyunsoo 教授（左）与论文一作 Raghav Sharma 博士</em></p>

<p>多年来，收集环境中的无线电能量，然后转化输出有意义的功率，一直是一项艰巨的挑战。</p>

<p>好消息是，来自新加坡国立大学（<a href="https://news.nus.edu.sg/nus-engineers-harvest-wifi-signals-to-power-sma…;）和日本东北大学的科学家们，已经开发出了所谓的“自扭矩振荡器”（STO）。</p>

<p><img alt="研究配图 - 1：同步直流偏置的自旋转矩振荡器" data-entity-type="file" data-entity-uuid="a24de5b1-98eb-4d6f-85bf-ad18a83026da" src="http://new.eetrend.com/files/2021-05/wen_zhang_/100113022-206962-2.png&…; /></p>

<p><em>研究配图 - 1：同步直流偏置的自旋转矩振荡器</em></p>

<p>作为一类相对新颖的微型设备，其具有产生微波的能力，但此前的输出功率一直相当低。基于此，研究团队想出了将多个 STO 集成在一个芯片上、以增加输出功率的新方案。</p>

<p>不过为了实现这一目标，研究团队一直在努力设计并测试最佳布局，以解决间距和低频响应等方面的问题。最终交付演示的方案，就包含了八个串联起来的 STO 。</p>

<p><img alt="研究配图 - 2：四路 STO 的输出频率与功率" data-entity-type="file" data-entity-uuid="0ed4486c-9dc0-46db-bd27-fe178e8d9381" src="http://new.eetrend.com/files/2021-05/wen_zhang_/100113022-206963-3.png&…; /></p>

<p><em>研究配图 - 2：四路 STO 的输出频率与功率</em></p>

<p>该阵列能够吸收由 Wi-Fi 信号产生的 2.4GHz 无线电波，并将之转换为直流电压信号。在传递到电容器上之后，就可用于电量 1.6V 的 LED 。</p>

<p>给电容器充电 5 秒钟后，即便切断了外部电源，LED 也可保持点亮一分钟。</p>

<p><img alt="研究配图 - 3：锁定在 2.4GHz 频率下的注入同步" data-entity-type="file" data-entity-uuid="6f959d56-828e-4658-8e4e-7a31183b8494" src="http://new.eetrend.com/files/2021-05/wen_zhang_/100113022-206964-4.png&…; /></p>

<p><em>研究配图 - 3：锁定在 2.4GHz 频率下的注入同步</em></p>

<p>研究作者 Yang Hyunsoo 教授称：“我们生活在一个被 Wi-Fi 信号所包围的世界，但当我们不使用它们来访问互联网时，它们就处于非活跃的浪费能量的状态”。</p>

<p>新研究成果是顺应转变迈出的第一步，届时随手可用的 2.4GHz 无线电波将成为绿色能量来源，以减少我们经常使用的电子设备的电池需求。</p>

<p><img alt="研究配图 - 4：特定时域的测量与相位噪声分析" data-entity-type="file" data-entity-uuid="d90e5249-ef60-42c1-b7be-46ecd6f829d0" src="http://new.eetrend.com/files/2021-05/wen_zhang_/100113022-206965-5.png&…; /></p>

<p><em>研究配图 - 4：特定时域的测量与相位噪声分析</em></p>

<p>通过这种方式，一部分物联网设备可使用无线电信号来供电。随着智能家居和智能城市应用的普及，这项研究工作或在通信、计算和神经形态等系统中得到高效的应用。</p>

<p><img alt="研究配图 -5：四路同步 / 非同步振荡器的电压整流" data-entity-type="file" data-entity-uuid="5a4c3c89-9d95-4853-a0e7-891796a08576" src="http://new.eetrend.com/files/2021-05/wen_zhang_/100113022-206966-6.png&…; /></p>

<p><em>研究配图 -5：四路同步 / 非同步振荡器的电压整流</em></p>

<p>目前研究团队正在努力增加增加阵列中的 STO 数量以提升能量的收集能力，并且探讨了如何将之用于为其它电子设备和传感器供电。</p>

<p><img alt="研究配图 - 6：演示能量收集的无线射频功率" data-entity-type="file" data-entity-uuid="38de8d88-11d4-4f06-8913-b38d38996acd" src="http://new.eetrend.com/files/2021-05/wen_zhang_/100113022-206967-7.png&…; /></p>

<p><em>研究配图 - 6：演示能量收集的无线射频功率</em></p>

<p>有关这项研究的详情，已经发表在近日出版的《自然通讯》（<a href="https://www.nature.com/articles/s41467-021-23181-1">Nature Communications</a>）期刊上。</p>

<p>原标题为《Electrically connected spin-torque oscillators array for 2.4 GHz WiFi band transmission and energy harvesting》。</p>

<p>来源：<a href="https://www.cnbeta.com/articles/tech/1129929.htm">cnBeta.COM</a></p&gt;