La nueva técnica de interferencia de ondas aumenta la carga inalámbrica de largo alcance

• Los investigadores desarrollan un sistema único que puede transferir energía de manera eficiente a través del espacio libre. 
• El sistema podría facilitar la carga inalámbrica de un móvil a cierta distancia de la toma de corriente. 
• Funciona transfiriendo la señal con amplitud y fase específicas. 

Todos sabemos que la antena juega un papel importante en la tecnología inalámbrica, incluida la transferencia de información y energía. Si bien el sistema de comunicación inalámbrica está bien desarrollado, la transferencia de energía inalámbrica aún se encuentra en su fase inicial.

No es que no lo hayamos intentado; Se han dedicado importantes estudios a encontrar nuevas formas de transferir energía con mayor eficiencia, optimizando la geometría de los resonadores y los elementos circundantes. De hecho, hemos logrado un gran progreso recientemente.

Un equipo internacional de investigadores ha demostrado un nuevo concepto que aumenta la eficiencia de la transferencia de energía y podría conducir a una carga inalámbrica factible a larga distancia. Si se implementa, esto será beneficioso para todos los teléfonos electrónicos de consumo, implantes médicos e incluso vehículos eléctricos.

¿Cómo lo hicieron?

Es muy difícil transferir suficiente cantidad de energía a través de ondas electromagnéticas a larga distancia (sin utilizar cables). Sin embargo, los investigadores han desarrollado una nueva técnica que se basa en el control local de la impedancia de la onda proporcionado por un mecanismo de interferencia.

Demostraron que es posible aumentar la eficiencia de una antena receptora, utilizando la excitación coherente de la guía de ondas de acoplamiento externo con una señal (que se propaga hacia atrás) de una fase y amplitud particulares. La señal forma un patrón de interferencia único, que ofrece una impedancia de onda óptima en el extremo receptor, maximizando la cantidad de energía transferida a través del espacio libre.

¿Qué significa? 

En lenguaje sencillo, uno de los principales problemas con la transmisión de energía inalámbrica es que la antena no absorbe la radiación; de hecho, expulsa una pequeña porción de la radiación incidente. Estos dos procesos generalmente están asociados con una constante de acoplamiento, y cuando las constantes de estos dos procesos son iguales, se transfiere la máxima cantidad de energía.

Para mantener estables estas constantes de acoplamiento, los investigadores integraron algunos módulos de circuitos configurables, incluidos inductores y condensadores. Además, transfirieron la señal con amplitud y fase específicas, para suprimir el desequilibrio de las constantes de acoplamiento. La señal también se puede configurar para mejorar la transmisión de ondas sin necesidad de alterar la carga.

Demostración

Crédito de la imagen:Krasnok / Universidad de Texas

La imagen muestra una antena transmisora (en el lado derecho) irradiando ondas (radiofrecuencia). La antena del extremo receptor envía energía (ondas en color azul) a través de un cable coaxial a la batería. La onda roja emitida por el circuito interfiere de una manera que maximiza la cantidad de energía transmitida. 

El equipo desarrolló un modelo teórico para demostrar este principio con simulaciones numéricas de onda completa. Utilizaron un generador de señales y dos antenas para transferir energía de microondas a una distancia de 40 centímetros. Un cable coaxial conecta además la antena receptora al circuito (como la batería).

Demostraron que su técnica puede restaurar la máxima transferencia de energía, incluso con una gran diferencia en las constantes de acoplamiento. Según los investigadores, la técnica se puede utilizar para desarrollar sistemas eficientes de transferencia de energía inalámbrica en entornos que cambian drásticamente.

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Sin embargo, Witricity, empresa que fabrica dispositivos para la transferencia inalámbrica de energía, dice que los beneficios de este concepto aún no se han verificado. Todavía no están seguros de si vale la pena intentar implementarlo.