Trasferimento di potenza wireless

Alimentazione wireless RF

Alimentare dispositivi a bassa potenza con energia RF

Il numero di dispositivi di comunicazione wireless sta aumentando ogni anno, con oltre 24 miliardi previsti entro il 2030. Questi dispositivi stanno continuamente evolvendo in termini di capacità, ma i metodi utilizzati per alimentarli rimangono quelli tradizionali. Attualmente, i dispositivi devono:

  • Essere regolarmente caricati con un cavo
  • Avere batterie nuove
  • Essere posizionati su un tappetino di ricarica

Tutti e tre questi metodi richiedono una manutenzione regolare, che può essere faticosa e costosa per le applicazioni con un gran numero di dispositivi o con dispositivi difficili da individuare o raggiungere.

Una soluzione promettente a questa sfida è il trasferimento di potenza wireless a radiofrequenza (RF). Mentre i segnali RF sono stati tradizionalmente utilizzati solo per la trasmissione di dati, possono anche trasferire energia via etere. Un dispositivo con capacità di trasferimento di potenza RF può convertire i segnali RF in un segnale di corrente continua (CC) per alimentare la sua circuiteria.

Il trasferimento di potenza wireless RF è particolarmente rilevante per applicazioni che coinvolgono un gran numero di dispositivi wireless a bassa potenza. Esempi di tali applicazioni sono:

  • Sensori in edifici intelligenti e veicoli autonomi
  • Etichette elettroniche per scaffali
  • Targhette di inventario per tracciare gli oggetti
  • Dispositivi a basso consumo per Internet delle cose (IoT) che possono essere utilizzati nelle linee di produzione o nei punti vendita

Con il trasferimento di potenza wireless RF, questi dispositivi possono essere alimentati durante l'uso e in movimento, senza la necessità di intervento manuale. Questa tecnologia riduce significativamente la necessità di manutenzione energetica, migliorando l'efficienza e riducendo i costi.

Come funziona il trasferimento di potenza wireless RF?

Un dispositivo può essere alimentato da segnali RF attraverso una "rectenna" (rectifier antenna), una combinazione di un'antenna e di un raddrizzatore. L'antenna cattura il segnale RF e il raddrizzatore converte il segnale RF in un segnale in corrente continua (DC). Questa energia in corrente continua può quindi essere utilizzata direttamente per alimentare il dispositivo o immagazzinata in una batteria o in un supercondensatore per un uso futuro.

Un raddrizzatore è tipicamente composto da diodi seguiti da un filtro passa-basso (LPF) basato sui condensatori. Un raddrizzatore è un elemento di circuito non lineare, quindi la sua uscita di potenza in corrente continua dipende in modo non lineare dalla potenza d'ingresso RF. L'uscita di potenza in corrente continua è influenzata non solo dalla potenza del segnale RF in ingresso ma anche dalla sua forma d'onda. Ad esempio, i segnali con un rapporto di potenza picco-potenza media (PAPR) elevato producono un'uscita di potenza continua maggiore rispetto ai segnali a inviluppo costante, per una data potenza media incidente di RF. Questo perché i picchi di un segnale ad alto PAPR sono più probabili di superare la tensione di accensione del diodo, rispetto a un segnale a inviluppo costante con la stessa potenza media ma con una potenza di picco inferiore.

Standard RF dell'AirFuel Alliance

Uno standard che definisce tutte le procedure fra il trasmettitore RF e il ricevitore assicura l'interoperabilità tra dispositivi di diversi fornitori, promuovendo lo sviluppo di prodotti che utilizzano la tecnologia di trasferimento di potenza RF.

AirFuel Alliance è una coalizione globale di aziende che sta sviluppando standard sia per il campo vicino (risonanza magnetica) che per il campo lontano (utilizzando l'alimentazione wireless RF). Lo standard AirFuel Resonant, per dispositivi che utilizzano la risonanza magnetica, è già stato adottato da prodotti commerciali. A gennaio 2023, è stata pubblicata la specifica di base del sistema AirFuel RF e i test di interoperabilità e conformità AirFuel RF sono attualmente in fase di preparazione per il rilascio. Perché un dispositivo possa essere certificato secondo lo standard RF dell'AirFuel Alliance, deve soddisfare questi casi di prova.

Come membro attivo dell'AirFuel Alliance, Rohde & Schwarz svolge un ruolo fondamentale nello sviluppo dello standard RF di AirFuel. Sfruttiamo la nostra esperienza come fornitore di test e misurazioni per contribuire allo sviluppo di standard industriali che plasmeranno il futuro dell'alimentazione wireless.

3GPP Ambient IoT

Il 3rd Generation Partnership Project (3GPP) è un'organizzazione globale che definisce gli standard per le telecomunicazioni. Riconoscendo le esigenze delle nuove applicazioni IoT, come i dispositivi senza batteria, 3GPP ha introdotto una nuova categoria di tecnologia chiamata Ambient IoT.

Il numero di connessioni e la densità dei dispositivi in una rete Ambient IoT possono essere di ordini di grandezza superiori rispetto alle tecnologie IoT 3GPP esistenti. Allo stesso tempo, la complessità, la capacità di accumulo dell'energia, il consumo di potenza e la copertura di rete dei dispositivi Ambient IoT sono di ordini di grandezza inferiori rispetto alle tecnologie esistenti a bassa potenza e ampia area (LPWA) 3GPP. I bassi consumi energetici dei dispositivi Ambient IoT rendono i segnali RF una promettente fonte di energia.

"Voglio ringraziare Rohde & Schwarz per il loro ruolo di primo piano nello sviluppo di un tester di potenza wireless (WPT) per lo standard AirFuel RF. Il tester WPT consentirà alle aziende di verificate e certificare la conformità allo standard AirFuel RF e accelerare la distribuzione di soluzioni di alimentazione wireless RF interoperabili."
Dr. Sanjay Gupta, President and Chairman of AirFuel Alliance

Alimentazione wireless RF in Rohde & Schwarz

Progetto Wireless Power Tester (WPT)

Il progetto Rohde & Schwarz Wireless Power Tester (WPT) è dedicato allo sviluppo di una soluzione di test completa per trasmettitori e ricevitori di potenza wireless. Il progetto si concentra sul collaudo dell'efficienza dei ricevitori di potenza wireless con diversi stati di carica della batteria. Funziona anche misurando l'efficienza di conversione RF in DC per diverse forme d'onda RF.

Inoltre, il progetto esegue i test di conformità definiti dallo standard RF dell'AirFuel Alliance. Dal 2022, Rohde & Schwarz partecipa annualmente alla IEEE Wireless Power Technology Conference and Expo (WPTCE), che è il più grande evento globale per la ricerca e lo sviluppo nel settore dell'alimentazione wireless. A maggio 2024, Rohde & Schwarz ha presentato diversi test di conformità dell'AirFuel Alliance al WPTCE di Kyoto, Giappone.

Gli esperti di Rohde & Schwarz hanno tenuto una presentazione sul trasferimento di potenza wireless RF al Congresso Wireless del 2023. Maggiori informazioni dettagliate possono essere trovate nel paper presentato Trasferimento di potenza wireless RF: uno studio sull'efficienza di trasferimento di potenza di diverse forme d'onda e una panoramica degli sforzi di standardizzazione.

Per qualsiasi domanda, è possibile contattarci.

Comunicato stampa: Rohde & Schwarz guida gli sforzi di standardizzazione RF dell'AirFuel Alliance con il primo prototipo di tester di potenza wireless RF

Comunicato stampa: Rohde & Schwarz guida gli sforzi di standardizzazione RF dell'AirFuel Alliance con il primo prototipo di tester di potenza wireless RF

Rohde & Schwarz ha presentato un prototipo per il collaudo dei sistemi di alimentazione wireless in campo lontano alla IEEE Wireless Power Technology Conference and Expo (WPTCE) a Kyoto, Giappone. Il tester di potenza wireless a radiofrequenza (RF) sviluppato da Rohde & Schwarz utilizza l'attrezzatura di collaudo e misura dell'azienda insieme ai kit di sviluppo per la ricarica wireless disponibili sul mercato. Include anche funzionalità di automazione dei test e un'interfaccia web di facile utilizzo. Con questa configurazione, Rohde & Schwarz supporta lo standard RF dell'AirFuel Alliance.

Iscrivetevi
Iscrivetevi alla nostra newsletter

Rimanete al passo con le più recenti tendenze in materia di test delle comunicazioni wireless

Richiedi informazioni

Hai qualche domanda o ti servono altre informazioni? Compila il modulo e ti ricontatteremo al più presto.

Autorizzazione al marketing

La tua richiesta è stata ricevuta. Ti ricontatteremo a breve.
An error is occurred, please try it again later.