La nouvelle technique d’interférence des ondes stimule la charge sans fil à longue portée

• Les chercheurs développent un système unique capable de transférer efficacement l'énergie dans l'espace libre. 
• Le système pourrait faciliter la recharge sans fil d'un mobile à une certaine distance de la prise de courant. 
• Cela fonctionne en transférant le signal avec une amplitude et une phase spécifiques. 

Nous savons tous que l’antenne joue un rôle majeur dans la technologie sans fil, notamment dans le transfert d’informations et de puissance. Bien que le système de communication sans fil soit bien développé, le transfert d'énergie sans fil en est encore à ses débuts.

Ce n’est pas que nous n’avons pas essayé; d'importantes études ont été consacrées à la recherche de nouvelles façons de transférer la puissance avec une plus grande efficacité, en optimisant la géométrie des résonateurs et des éléments environnants. En fait, nous avons réalisé de grands progrès récemment.

Une équipe internationale de chercheurs a démontré un nouveau concept qui augmente l’efficacité du transfert de puissance et pourrait conduire à une recharge sans fil longue distance réalisable. Si cela est mis en œuvre, cela sera bénéfique pour tous les téléphones électroniques grand public, les implants médicaux et même les véhicules électriques.

Comment ont-ils fait ?

Il est très difficile de transférer une quantité suffisante d’énergie via des ondes électromagnétiques sur une longue distance (sans utiliser de fils). Cependant, les chercheurs ont développé une nouvelle technique qui s'appuie sur le contrôle local de l'impédance des ondes assuré par un mécanisme d'interférence.

Ils ont montré qu’il est possible d’augmenter l’efficacité d’une antenne de réception en utilisant une excitation cohérente du guide d’onde à couplage sortant avec un signal (se propageant vers l’arrière) de phase et d’amplitude particulières. Le signal forme un motif d'interférence unique, qui offre une impédance d'onde optimale à l'extrémité de réception, maximisant la quantité de puissance transférée à travers l'espace libre.

Qu'est-ce que cela signifie ? 

En langage simple, l’un des problèmes majeurs de la transmission d’énergie sans fil est que l’antenne n’absorbe pas le rayonnement; en fait, elle éjecte une petite partie du rayonnement incident. Ces deux processus sont généralement associés à une constante de couplage, et lorsque les constantes de ces deux processus sont identiques, la quantité maximale d'énergie est transférée.

Pour maintenir ces constantes de couplage stables, les chercheurs ont intégré quelques modules de circuits configurables, notamment des inductances et des condensateurs. De plus, ils ont transféré le signal avec une amplitude et une phase spécifiques, afin de supprimer le déséquilibre des constantes de couplage. Le signal peut également être configuré pour améliorer la transmission des ondes sans qu'il soit nécessaire de modifier la charge.

Démonstration

Crédit image :Krasnok / Université du Texas

L'image montre une antenne émettrice (à droite) émettant des ondes (radiofréquence). L'antenne à l'extrémité de réception envoie de l'énergie (ondes de couleur bleue) via un câble coaxial à la batterie. L'onde rouge émise par le circuit interfère de manière à maximiser la quantité d'énergie transmise. 

L’équipe a développé un modèle théorique pour prouver ce principe avec des simulations numériques pleine onde. Ils ont utilisé un générateur de signaux et deux antennes pour transférer la puissance micro-ondes à une distance de 40 centimètres. Un câble coaxial connecte en outre l'antenne de réception au circuit (comme la batterie).

Ils ont démontré que leur technique peut restaurer un transfert d’énergie maximal, même avec une grande différence dans les constantes de couplage. Selon les chercheurs, la technique peut être utilisée pour développer des systèmes de transfert d'énergie sans fil efficaces dans des environnements en changement radical.

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Cependant, Witricity, entreprise qui fabrique des dispositifs de transfert d'énergie sans fil, affirme que les avantages de ce concept doivent encore être vérifiés. Ils ne savent toujours pas si cela vaut la peine d'essayer de le mettre en œuvre.