美新发明：天线可望取代电池，5G网络变无线电网

5G网络是高度聚焦的无线电技术，但是有些能量并没有全都用上，而是被浪费了。一组科学家突破技术瓶颈，发明了一种天线可搜集5G网络的电磁波能量，将其转化为电能，为可穿戴设备、物联网（IoT）提供电能，这有望逐步替代电池。

佐治亚理工学院（Georgia Institute of Technology）的研究人员开发了一种基于罗特曼（Rotman）透镜的整流天线系统（rectenna），第一次成功地把28GHz的5G毫米波转换成电流。此研究成果发表在1月12日的科学报告（Scientific Reports）期刊。

罗特曼透镜常用在雷达监控系统，能够让系统同时观测多个方向，而无需不断调整天线的方向。在距离信号发射塔较远的地方，要想收集到足够的能量支持小型设备，需要较大的天线。

“我们解决了只能采集来自一个方向信号的问题，这个系统有着较大的覆盖面。”这份研究的主要研究者之一佐治亚理工学院电气与计算机工程学院的艾迪（Aline Eid）说。

5G网络信号密度比前几代大得多，使用高频波段，在作为通讯用途之外，还有很多能量被浪费。“有了这项创新技术，我们使用一个在高频工作的大天线，可以接收来自各个方向的能量。”

“以前研究人员尝试采集24或35GHz波段的能量，”艾迪说，“但是这些天线必须直接对准5G发射源才可以工作，而我们的技术可以接收多个方向，覆盖面广。”

研究人员展示了他们的天线，看起来像是一张薄板材料上印着的一些电路图一样的图案。

研究介绍说，这个像“蜘蛛”一样的布局就是用三维打印技术打印在上面的天线，一边是天线，另一边是把能量搜集送给整流器的光束通道。

测试结果显示，与拥有同样广度信号覆盖面的其它技术相比，这个技术采集的能量是其它技术的21倍。

研究者表示，这项技术将为5G射频识别设备（RFID）、物联网内设备提供电能。“5G很快就要普及，特别是在城市区域。这种技术可以代替数百万、上亿个无线感应器的电池，在将来构建的智能城市、智能农业等方面具有广泛的用途。”柔性电子设备学教授滕哲里斯（Emmanouil M Tentzeris）说。

滕哲里斯预计，将来的手机供应商除了提供语音通话服务、数据服务，还将提供电力服务，而且电力服务将成为一个主要业务——就像现在数据服务已经超过了通话服务一样。

美国联邦通信委员会（FCC）批准5G网络使用能量更强、更密集的高频波段，是这项技术发挥效用的基础。致力于开发5G射频识别技术的佐治亚理工学院附属科技公司技术总监海斯特（Jimmy Hester）说：“我在这个领域从事能量采集研究至少六年了，一直找不到这项技术可以发挥实际效用的关键所在，因为以前FCC限制着信号的发射功率和集中度。”