Transmissão de energia sem fio

Alimentação sem fio por RF

Alimentação de dispositivos de baixa potência com energia de RF

O número de dispositivos de comunicação sem fio está aumentando a cada ano, com previsão de mais de 24 bilhões até 2030. Esses dispositivos estão evoluindo continuamente em termos de capacidade, mas os métodos usados para carregá-los permanecem convencionais. Atualmente, os dispositivos devem:

  • Ser carregados regularmente por meio de um cabo
  • Ter suas baterias substituídas
  • Ser colocado em uma base de carregamento

Todos esses três métodos exigem manutenção regular, o que pode ser incômodo e caro para aplicações com um grande número de dispositivos ou com dispositivos de difícil localização ou acesso.

Uma solução promissora para esse desafio é a transmissão de energia sem fio por radiofrequência (RF). Embora os sinais de RF tenham sido tradicionalmente usados apenas para transmissão de dados, eles também podem transferir energia pelo ar. Um dispositivo com recursos de transmissão de energia por RF pode converter sinais de RF em um sinal de corrente contínua (CC) para alimentar seus circuitos.

A alimentação sem fio por RF é particularmente relevante para aplicações que envolvem um grande número de dispositivos sem fio de baixa potência. Alguns exemplos de tais aplicações incluem:

  • Sensores em edifícios inteligentes e veículos autônomos
  • Etiquetas de prateleiras eletrônicas
  • Etiquetas de inventário para rastrear itens
  • Dispositivos de Internet das Coisas (IoT) de baixa potência que podem ser usados em linhas de produção ou configurações de varejo

Com a transmissão de energia sem fio por RF, esses dispositivos podem ser alimentados enquanto estão em uso e em movimento, sem a necessidade de intervenção manual. Essa tecnologia reduz significativamente a necessidade de manutenção em sistemas de energia, aumentando a eficiência e reduzindo os custos.

Como funciona a transmissão de energia sem fio por RF?

Um dispositivo pode ser alimentado por sinais de RF por meio de uma rectenna, uma combinação de uma antena e um retificador. A antena capta o sinal de RF e o retificador converte o sinal de RF em um sinal de corrente contínua (CC). Essa energia CC pode ser usada para alimentar diretamente o dispositivo ou armazenada em uma bateria ou supercapacitor para uso futuro.

Normalmente, um retificador consiste em diodos seguidos por um filtro passa-baixa baseado em capacitor (LPF). Um retificador é um elemento de circuito não linear, portanto, sua saída de energia CC depende não linearmente da energia de entrada de RF. A energia CC de saída é influenciada não apenas pela intensidade do sinal de RF de entrada, mas também por sua forma de onda. Por exemplo, os sinais com uma alta relação entre pico e potência média (PAPR) produzem uma saída de energia CC mais alta para uma determinada potência de RF incidente média em comparação com os sinais de envelope constante. Isso ocorre porque os picos de um sinal com PAPR alta têm maior probabilidade de exceder a tensão de ativação do diodo, em comparação com um sinal de envelope constante com a mesma potência média, mas com potência de pico menor.

Padrão de RF da AirFuel Alliance

Um padrão que define todos os procedimentos entre o transmissor e o receptor de RF garante a interoperabilidade entre dispositivos de diferentes fornecedores, promovendo o desenvolvimento de produtos que utilizam a tecnologia de transmissão de energia com RF.

A AirFuel Alliance é uma coalizão global de empresas que está desenvolvendo padrões para campo próximo (ressonância magnética) e campo distante (usando alimentação sem fio por RF). O padrão AirFuel Resonant, para dispositivos que utilizam ressonância magnética, já foi adotado para produtos comerciais. Em janeiro de 2023, a especificação do sistema de referência AirFuel RF foi publicada, e os testes de conformidade e interoperabilidade do AirFuel RF estão sendo preparados para lançamento. Para que um dispositivo seja certificado pelo padrão de RF da AirFuel Alliance, ele deve atender a esses casos de teste.

Como membro ativo da AirFuel Alliance, a Rohde & Schwarz desempenha um papel fundamental no avanço do padrão AirFuel RF. Aproveitamos a nossa experiência como fornecedor de sistemas de testes e medições para contribuir com o desenvolvimento dos padrões da indústria, que moldarão o futuro da transmissão de energia sem fio.

Ambient IoT da 3GPP

O Projeto de Parceria da 3ª Geração (3GPP) é uma organização global que define padrões para telecomunicações. Reconhecendo os requisitos das novas aplicações de Internet das Coisas (IoT), como dispositivos sem bateria, o 3GPP introduziu uma nova categoria de tecnologia chamada Ambient IoT (ambiente de IoT).

O número de conexões e a densidade de dispositivos em uma rede de Ambient IoT podem são ordens de magnitude maiores do que as tecnologias existentes do 3GPP de Internet das coisas. Ao mesmo tempo, a complexidade, a capacidade de armazenamento de energia, o consumo de energia e a cobertura de rede dos dispositivos de Ambient IoT são de ordens de magnitude menores do que as tecnologias existentes de área ampla de baixa potência (LPWA) da 3GPP. As necessidades de baixa potência dos dispositivos de Ambient IoT tornam os sinais de RF uma fonte de energia promissora.

"Gostaria de agradecer à Rohde & Schwarz por sua liderança no desenvolvimento de um testador de transmissão de energia sem fio (WPT) para o padrão AirFuel RF. O WPT permitirá que as empresas testem e validem a conformidade com o padrão AirFuel RF e acelerem a implantação de soluções interoperáveis para transmissão de energia sem fio por RF."
Dr. Sanjay Gupta, President and Chairman of AirFuel Alliance

Transmissão de energia sem fio por RF na Rohde & Schwarz

Projeto do testador de transmissão de energia sem fio (WPT)

O projeto do testador de transmissão de energia sem fio (WPT) da Rohde & Schwarz é dedicado ao desenvolvimento de uma solução de teste abrangente para receptores transmissores de energia sem fio. O projeto se concentra em testar a eficiência dos receptores de energia sem fio com diferentes status de bateria. Ele também trabalha na medição da eficiência da conversão de RF para CC para diferentes formas de onda de RF.

Além disso, o projeto realiza os testes de conformidade definidos pelo padrão AirFuel RF. Desde 2022, a Rohde & Schwarz participa anualmente da IEEE Wireless Power Technology Conference and Expo (WPTCE), que é o maior evento global para pesquisa sobre transmissão de energia sem fio e engajamento do setor. Em maio de 2024, a Rohde & Schwarz apresentou vários testes de conformidade da AirFuel Alliance no WPTCE em Kyoto, Japão.

Os especialistas da Rohde & Schwarz fizeram uma apresentação sobre transmissão de energia sem fio por RF no Wireless Congress (congresso sobre tecnologias sem fio) em 2023. Informações mais detalhadas podem ser encontradas no documento publicado Transmissão de energia sem fio por RF: «A Study on the Power Transfer Efficiency of Different Waveforms and an Overview of the Standardization Efforts».

Se tiver quaisquer dúvidas, entre em contato conosco.

Comunicado à imprensa: «Rohde & Schwarz drives AirFuel Alliance RF standardization efforts with first RF wireless power tester prototype»

Comunicado à imprensa: «Rohde & Schwarz drives AirFuel Alliance RF standardization efforts with first RF wireless power tester prototype»

A Rohde & Schwarz apresentou uma prova de conceito para testar sistemas de transmissão de energia sem fio de campo distante na IEEE Wireless Power Technology Conference and Expo (WPTCE) em Kyoto, Japão. O testador de transmissão de energia sem fio por radiofrequência (RF) desenvolvido pela Rohde & Schwarz utiliza o equipamento de teste e medição da empresa junto com os kits de desenvolvimento de carregamento sem fio disponíveis no mercado. Ele também inclui recursos de automação de testes e uma interface web de fácil utilização. Com essa configuração, a Rohde & Schwarz oferece suporte ao padrão de RF da AirFuel Alliance.

Inscreva-se
Inscreva-se para receber nossos boletins informativos

Fique por dentro das últimas tendências em testes de comunicações sem fio

Peça informações

Você tem alguma pergunta ou precisa de informação adicional? Simplesmente preencha este formulário e nós respondemos imediatamente.

Licença de marketing

O seu pedido foi submetido. Iremos contactá-lo em breve.
An error is occurred, please try it again later.