新加坡研究团队通过收集Wi-Fi信号来为LED供电
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。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。 Ajhrsa\~a
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研究领队 Yang Hyunsoo 教授（左）与论文一作 Raghav Sharma 博士 oG5JJpLT
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。 ]RQQg,|D
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好消息是，来自新加坡国立大学（NUS）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）。 \sF}NBNT@
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图1.同步直流偏置的自旋转矩振荡器 Kig.hHj@
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。 A[!Fg0X0
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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 。 ~y^#?;
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图2.四路 STO 的输出频率与功率 w=3@I W
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 。 M>0=A
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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。 ^gh/$my;
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图3.锁定在 2.4GHz 频率下的注入同步 -";'l @D=
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”。 %dS7u $Rnh
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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。 mhp5}
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图4.特定时域的测量与相位噪声分析 < 7z yRm@S
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。 Z.:5< oEKg
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图5.四路同步 / 非同步振荡器的电压整流 lVXgp'!#j
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。 0: h;ots'
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图6.演示能量收集的无线射频功率 _W ]2~9
有关这项研究的详情，已经发表在近日出版的《自然通讯》（Nature Communications）期刊上。 u sR19 _E-
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相关链接：https://www.nature.com/articles/s41467-021-23181-1
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