మాస్కో ఇన్స్టిట్యూట్ ఆఫ్ ఫిజిక్స్ అండ్ టెక్నాలజీ మరియు ITMO విశ్వవిద్యాలయానికి చెందిన పరిశోధకులు మరియు శాస్త్రవేత్తలు సుదూర దూరాలకు వైర్లెస్ విద్యుత్ బదిలీ సామర్థ్యాన్ని పెంచడానికి ఒక మార్గాన్ని అందిస్తారు.
MIPT మరియు ITMO విశ్వవిద్యాలయానికి చెందిన పరిశోధకుల బృందం దీనిని సంఖ్యా అనుకరణ మరియు ప్రయోగాలతో పరీక్షించింది. దీనిని సాధించడానికి, వారు రెండు యాంటెన్నాల మధ్య శక్తిని ప్రసారం చేశారు. తత్ఫలితంగా, వారిలో ఒకరు నిర్దిష్ట వ్యాప్తి మరియు దశ యొక్క వెనుక-ప్రచారం సిగ్నల్తో ఉత్సాహంగా ఉన్నారు.
"ఒక పొందికైన శోషక భావన 2010 లో తిరిగి ప్రచురించబడిన ఒక కాగితంలో ప్రవేశపెట్టబడింది. సాధారణంగా కాంతి మరియు విద్యుదయస్కాంత వికిరణం యొక్క శోషణను నియంత్రించడానికి తరంగ జోక్యాన్ని ఉపయోగించవచ్చని రచయితలు చూపించారు" అని MIPT డాక్టోరల్ విద్యార్థి డెనిస్ బరనోవ్ గుర్తుచేసుకున్నారు.
"విద్యుదయస్కాంత తరంగాల ప్రచారం వంటి ఇతర ప్రక్రియలను అదే విధంగా నియంత్రించవచ్చో లేదో తెలుసుకోవాలని మేము నిర్ణయించుకున్నాము. వైర్లెస్ విద్యుత్ బదిలీ కోసం యాంటెన్నాతో పనిచేయడానికి మేము ఎంచుకున్నాము, ఎందుకంటే ఈ వ్యవస్థ సాంకేతిక పరిజ్ఞానం నుండి భారీగా ప్రయోజనం పొందుతుంది" అని ఆయన చెప్పారు. "సరే, ఛార్జింగ్ బ్యాటరీ నుండి స్వీకరించిన శక్తిలో కొంత భాగాన్ని తిరిగి స్వీకరించే యాంటెన్నాకు ప్రసారం చేయడం ద్వారా విద్యుత్ బదిలీని నిజంగా మెరుగుపరచవచ్చని తెలుసుకోవడం మాకు చాలా ఆశ్చర్యం కలిగించింది."
వైర్లెస్ విద్యుత్ బదిలీ వాస్తవానికి 19 వ శతాబ్దంలో నికోలా టెస్లా ప్రతిపాదించింది. అతను విద్యుదయస్కాంత ప్రేరణ సూత్రాన్ని ఉపయోగించాడు, ఫెరడే యొక్క చట్టం మొదటి కాయిల్ యొక్క అయస్కాంత క్షేత్రంలో రెండవ కాయిల్ ఉంచినట్లయితే, అది రెండవ కాయిల్లో విద్యుత్ ప్రవాహాన్ని ప్రేరేపిస్తుందని మనకు తెలుసు, దీనిని వివిధ అనువర్తనాలకు ఉపయోగించవచ్చు.
మూర్తి. 1. రెండు ప్రేరణ కాయిల్స్ చుట్టూ అయస్కాంత క్షేత్రాల గీతలు గీతలు విద్యుదయస్కాంత ప్రేరణ సూత్రాన్ని వివరిస్తాయి
ఈ రోజుల్లో, మేము వైర్లెస్ బదిలీ పరిధి గురించి మాట్లాడితే, ఛార్జర్ పైభాగంలో సరిగ్గా అర్థం. ఛార్జర్లోని కాయిల్ ద్వారా ఉత్పన్నమయ్యే అయస్కాంత క్షేత్రం యొక్క బలం దాని నుండి దూరానికి విలోమానుపాతంలో ఉంటుంది. ఈ కారణంగా, వైర్లెస్ బదిలీ 3-5 సెంటీమీటర్ల కంటే తక్కువ దూరం మాత్రమే పనిచేస్తుంది. దీనికి పరిష్కారంగా, కాయిల్స్ లేదా దానిలోని కరెంట్ యొక్క పరిమాణాన్ని పెంచడం, కానీ దీని అర్థం పరికరం చుట్టూ ఉన్న మానవులకు హాని కలిగించే బలమైన అయస్కాంత క్షేత్రం. అలాగే, రేడియేషన్ శక్తిపై చట్టపరమైన పరిమితులు ఉన్న కొన్ని దేశాలు ఉన్నాయి. రష్యాలో మాదిరిగా, రేడియేషన్ సాంద్రత సెల్ టవర్ చుట్టూ చదరపు సెంటీమీటర్కు 10 మైక్రోవాట్లకు మించకూడదు.
ఎయిర్ మాధ్యమం ద్వారా శక్తి ప్రసారం
వైర్లెస్ పవర్ ట్రాన్స్ఫర్ దూర-క్షేత్ర శక్తి బదిలీ, పవర్ బీమింగ్ మరియు రెండు యాంటెన్నాలను ఉపయోగించడం వంటి వివిధ పద్ధతుల ద్వారా సాధ్యమవుతుంది, వీటిలో ఒకటి శక్తిని విద్యుదయస్కాంత తరంగాల రూపంలో మరొకదానికి పంపుతుంది, ఇది రేడియేషన్ను విద్యుత్ ప్రవాహాలుగా మారుస్తుంది. ప్రసారం చేసే యాంటెన్నా బాగా మెరుగుపరచబడదు, ఎందుకంటే ఇది ప్రాథమికంగా తరంగాలను ఉత్పత్తి చేస్తుంది. స్వీకరించే యాంటెన్నా మెరుగుదల కోసం చాలా ఎక్కువ ప్రాంతాలను కలిగి ఉంది. ఇది సంఘటన రేడియేషన్ మొత్తాన్ని గ్రహించదు కాని దానిలో కొన్నింటిని వెనుకకు ప్రసరిస్తుంది. సాధారణంగా, యాంటెన్నా యొక్క ప్రతిస్పందన రెండు కీలక పారామితుల ద్వారా నిర్ణయించబడుతుంది: క్షయం సమయం τF మరియు τw ఫ్రీ స్పేస్ రేడియేషన్ మరియు ఎలక్ట్రికల్ సర్క్యూట్లోకి. ఈ రెండు విలువల మధ్య నిష్పత్తి ఒక సంఘటన తరంగం ద్వారా ఎంత శక్తిని తీసుకువెళుతుందో నిర్వచిస్తుంది, అందుకున్న యాంటెన్నా ద్వారా “సంగ్రహించబడుతుంది”.
మూర్తి 2. యాంటెన్నా స్వీకరించడం. SF సంఘటన రేడియేషన్ను సూచిస్తుంది, అయితే sw− అనేది చివరికి ఎలక్ట్రికల్ సర్క్యూట్లోకి వెళ్లే శక్తి మరియు sw + అనేది సహాయక సంకేతం. క్రెడిట్: అలెక్స్ క్రాస్నోక్ మరియు ఇతరులు. / భౌతిక సమీక్ష లేఖలు
ఏదేమైనా, రిసీవర్ సహాయక సిగ్నల్ను యాంటెన్నాకు తిరిగి ప్రసారం చేస్తుంది మరియు సిగ్నల్ యొక్క దశ మరియు వ్యాప్తి సంఘటన తరంగంతో సరిపోతుంది, ఈ రెండూ జోక్యం చేసుకుంటాయి, సేకరించిన శక్తి యొక్క నిష్పత్తిని మార్చగలవు. ఈ కాన్ఫిగరేషన్ ఈ కథలో నివేదించిన కాగితంలో చర్చించబడింది, దీనిని MIPT యొక్క డెనిస్ బరనోవ్ పరిశోధకుల బృందం రచించింది మరియు ఆండ్రియా అలు నేతృత్వంలో ఉంది.
తరంగాలను విస్తరించడానికి జోక్యం చేసుకోవడం
ఒక ప్రయోగంలో వారి ప్రతిపాదిత విద్యుత్ ప్రసార ఆకృతీకరణను అమలు చేయడానికి ముందు, భౌతిక శాస్త్రవేత్తలు సిద్ధాంతపరంగా ఒక సాధారణ నిష్క్రియాత్మక యాంటెన్నాపై ఏ మెరుగుదలని ఇస్తారో అంచనా వేశారు. కంజుగేట్ మ్యాచింగ్ కండిషన్ మొదటి స్థానంలో ఉంటే, ఎటువంటి మెరుగుదల లేదు: యాంటెన్నా ప్రారంభించడానికి ఖచ్చితంగా ట్యూన్ చేయబడింది. ఏది ఏమయినప్పటికీ, విడదీయబడిన యాంటెన్నా కోసం, దీని క్షయం సమయం గణనీయంగా భిన్నంగా ఉంటుంది - అనగా, τF τw కంటే చాలా రెట్లు పెద్దది, లేదా ఇతర మార్గం రౌండ్ అయినప్పుడు - సహాయక సిగ్నల్ గుర్తించదగిన ప్రభావాన్ని కలిగి ఉంటుంది. నిష్క్రియాత్మక మోడ్లో అదే వేరుచేయబడిన యాంటెన్నాతో పోలిస్తే, దాని దశ మరియు వ్యాప్తిపై ఆధారపడి, గ్రహించిన శక్తి యొక్క నిష్పత్తి చాలా రెట్లు ఎక్కువ. వాస్తవానికి, గ్రహించిన శక్తి మొత్తం ట్యూన్ చేయబడిన యాంటెన్నా కంటే ఎక్కువగా ఉంటుంది (ఫిగర్ 3 చూడండి).
మూర్తి 3. (ఎ) లోని గ్రాఫ్, ఎనర్జీ బ్యాలెన్స్ అని పిలువబడే అందుకున్న మరియు వినియోగించే శక్తికి మధ్య ఉన్న వ్యత్యాసం τF కంటే 10 రెట్లు ఎక్కువ ఉన్న నిర్బంధిత యాంటెన్నాకు సహాయక సిగ్నల్ శక్తిపై ఎలా ఆధారపడి ఉంటుందో చూపిస్తుంది. నారింజ షేడెడ్ ప్రాంతం సంఘటన వేవ్ మరియు సిగ్నల్ మధ్య దశల మార్పుల పరిధిని వర్తిస్తుంది. డాష్ చేసిన పంక్తి యాంటెన్నాకు అదే ఆధారపడటాన్ని సూచిస్తుంది, దీని τF మరియు paraw పారామితులు సమానంగా ఉంటాయి - అనగా ట్యూన్ చేయబడిన యాంటెన్నా. గ్రాఫ్ (బి) వృద్ధి కారకాన్ని చూపిస్తుంది - గరిష్ట శక్తి సమతుల్యత between మరియు నిష్క్రియాత్మక నిర్లిప్త యాంటెన్నా యొక్క శక్తి సమతుల్యత - యాంటెన్నా క్షయం సమయాల మధ్య నిష్పత్తి యొక్క విధిగా τF / τw. క్రెడిట్: అలెక్స్ క్రాస్నోక్ మరియు ఇతరులు. / భౌతిక సమీక్ష లేఖలు
వారి సైద్ధాంతిక గణనలను ధృవీకరించడానికి, పరిశోధకులు సంఖ్యాపరంగా 5-సెంటీమీటర్ల పొడవైన డైపోల్ యాంటెన్నాను విద్యుత్ వనరుతో అనుసంధానించారు మరియు దానిని 1.36-గిగాహెర్ట్జ్ తరంగాలతో వికిరణం చేశారు. ఈ సెటప్ కోసం, సిగ్నల్ దశ మరియు వ్యాప్తి (ఫిగర్ 4) పై శక్తి సమతుల్యతపై ఆధారపడటం సాధారణంగా సైద్ధాంతిక అంచనాలతో సమానంగా ఉంటుంది. ఆసక్తికరంగా, సిగ్నల్ మరియు సంఘటన తరంగాల మధ్య సున్నా దశ మార్పు కోసం బ్యాలెన్స్ గరిష్టీకరించబడింది. పరిశోధకులు అందించే వివరణ ఇది: సహాయక సిగ్నల్ యొక్క ప్రెసెనిలో, యాంటెన్నా యొక్క సమర్థవంతమైన ఎపర్చరు మెరుగుపరచబడుతుంది, కాబట్టి ఇది కేబుల్లోకి మరింత ప్రచారం చేసే శక్తిని సేకరిస్తుంది. ఎపర్చరులో ఈ పెరుగుదల యాంటెన్నా చుట్టూ ఉన్న పోయింటింగ్ వెక్టర్ నుండి స్పష్టంగా తెలుస్తుంది, ఇది విద్యుదయస్కాంత వికిరణ శక్తి బదిలీ దిశను సూచిస్తుంది (ఫిగర్ 5 చూడండి).
మూర్తి 4. సంఘటన తరంగం మరియు సిగ్నల్ మధ్య వివిధ దశల మార్పుల కోసం సంఖ్యా గణనల ఫలితాలు (ఫిగర్ 3 ఎ పోల్చండి). క్రెడిట్: అలెక్స్ క్రాస్నోక్ మరియు ఇతరులు. / భౌతిక సమీక్ష లేఖలు
మూర్తి 5. సున్నా దశ షిఫ్ట్ (ఎడమ) మరియు 180 డిగ్రీల (కుడి) దశ మార్పు కోసం యాంటెన్నా చుట్టూ వెక్టర్ పంపిణీ. క్రెడిట్: అలెక్స్ క్రాస్నోక్ మరియు ఇతరులు. / భౌతిక సమీక్ష లేఖలు
సంఖ్యా అనుకరణలతో పాటు, బృందం రెండు ఏకాక్షక ఎడాప్టర్లతో ఒక ప్రయోగం చేసింది, ఇవి మైక్రోవేవ్ యాంటెనాలుగా పనిచేశాయి మరియు 10 సెంటీమీటర్ల దూరంలో ఉంచబడ్డాయి. ఎడాప్టర్లలో ఒకటి 1 మిల్లీవాట్ల చుట్టూ శక్తులతో తరంగాలను ప్రసరింపచేసింది, మరియు మరొకటి వాటిని తీసుకొని శక్తిని ఏకాక్షక కేబుల్ ద్వారా సర్క్యూట్లోకి ప్రసారం చేయడానికి ప్రయత్నించింది. ఫ్రీక్వెన్సీని 8 గిగాహెర్ట్జ్కు సెట్ చేసినప్పుడు, ఎడాప్టర్లు ట్యూన్డ్ యాంటెనాలుగా పనిచేస్తాయి, ఆచరణాత్మకంగా నష్టాలు లేకుండా శక్తిని బదిలీ చేస్తాయి (ఫిగర్ 6 ఎ). అయితే, తక్కువ పౌన encies పున్యాల వద్ద, ప్రతిబింబించే రేడియేషన్ యొక్క వ్యాప్తి బాగా పెరిగింది, మరియు ఎడాప్టర్లు వేరుచేయబడిన యాంటెనాలు (ఫిగర్ 6 బి) లాగా పనిచేస్తాయి. తరువాతి సందర్భంలో, సహాయక సంకేతాల సహాయంతో పరిశోధకులు ప్రసారం చేసిన శక్తిని దాదాపు పది రెట్లు పెంచగలిగారు.
మూర్తి 6. ట్యూన్డ్ (ఎ) మరియు డిటూన్డ్ (బి) యాంటెన్నా కోసం దశ మార్పు మరియు సిగ్నల్ శక్తిపై ప్రయోగాత్మకంగా కొలిచిన శక్తి బ్యాలెన్స్ ఆధారపడటం. క్రెడిట్: అలెక్స్ క్రాస్నోక్ మరియు ఇతరులు. / భౌతిక సమీక్ష లేఖలు
నవంబరులో, డెనిస్ బరనోవ్తో సహా పరిశోధకుల బృందం సిద్ధాంతపరంగా ఒక సంఘటనను వెలుగులోకి తీసుకురావడానికి పారదర్శక పదార్థాన్ని తయారు చేయగలదని, ఇన్కమింగ్ పల్స్ సరైన పారామితులను కలిగి ఉంటే (ప్రత్యేకంగా, వ్యాప్తి విపరీతంగా పెరుగుతుంది). తిరిగి 2016 లో, MIPT, ITMO విశ్వవిద్యాలయం మరియు ఆస్టిన్లోని టెక్సాస్ విశ్వవిద్యాలయం నుండి భౌతిక శాస్త్రవేత్తలు నానో-యాంటెన్నాలను అభివృద్ధి చేశారు, ఇది కాంతిని దాని తీవ్రతను బట్టి వివిధ దిశలలో చెదరగొడుతుంది. అల్ట్రాఫాస్ట్ డేటా ట్రాన్స్మిషన్ మరియు ప్రాసెసింగ్ ఛానెళ్లను సృష్టించడానికి వీటిని ఉపయోగించవచ్చు.
వార్తల మూలం: MIPT