வயர்லெஸ் மின் பரிமாற்றத்தை ஆராய்ச்சியாளர்கள் வெற்றிகரமாக சோதிக்கின்றனர்

மாஸ்கோ இயற்பியல் மற்றும் தொழில்நுட்ப நிறுவனம் மற்றும் ஐ.டி.எம்.ஓ பல்கலைக்கழக ஆராய்ச்சியாளர்கள் மற்றும் விஞ்ஞானிகள் நீண்ட தூரத்திற்கு வயர்லெஸ் மின் பரிமாற்றத்தின் செயல்திறனை அதிகரிக்க ஒரு வழியை முன்வைக்கின்றனர்.

எம்ஐபிடி மற்றும் ஐடிஎம்ஓ பல்கலைக்கழக ஆராய்ச்சியாளர்கள் குழு அதை எண் உருவகப்படுத்துதல் மற்றும் சோதனைகள் மூலம் சோதித்தது. இதை அடைவதற்கு, அவை இரண்டு ஆண்டெனாக்களுக்கு இடையில் சக்தியை பரப்பின. இதன் விளைவாக, அவர்களில் ஒருவர் குறிப்பிட்ட வீச்சு மற்றும் கட்டத்தின் பின்-பரப்புதல் சமிக்ஞையுடன் உற்சாகமடைந்தார்.

"ஒரு ஒத்திசைவான உறிஞ்சியின் கருத்து 2010 இல் மீண்டும் வெளியிடப்பட்ட ஒரு ஆய்வறிக்கையில் அறிமுகப்படுத்தப்பட்டது. பொதுவாக ஒளி மற்றும் மின்காந்த கதிர்வீச்சை உறிஞ்சுவதைக் கட்டுப்படுத்த அலை குறுக்கீடு பயன்படுத்தப்படலாம் என்று ஆசிரியர்கள் காட்டினர்" என்று எம்ஐபிடி முனைவர் மாணவர் டெனிஸ் பரனோவ் நினைவு கூர்ந்தார்.

"மின்காந்த அலை பரப்புதல் போன்ற பிற செயல்முறைகளையும் அதே வழியில் கட்டுப்படுத்த முடியுமா என்பதைக் கண்டுபிடிக்க நாங்கள் முடிவு செய்தோம். வயர்லெஸ் மின் பரிமாற்றத்திற்கான ஆண்டெனாவுடன் இணைந்து பணியாற்ற நாங்கள் தேர்வுசெய்தோம், ஏனெனில் இந்த அமைப்பு தொழில்நுட்பத்திலிருந்து பெரிதும் பயனடைகிறது," என்று அவர் கூறுகிறார். "சரி, சார்ஜிங் பேட்டரியிலிருந்து பெறப்பட்ட சக்தியின் ஒரு பகுதியை மீண்டும் பெறும் ஆண்டெனாவுக்கு அனுப்புவதன் மூலம் மின் பரிமாற்றத்தை உண்மையில் மேம்படுத்த முடியும் என்பதைக் கண்டு நாங்கள் மிகவும் ஆச்சரியப்பட்டோம்."

வயர்லெஸ் சக்தி இடமாற்று முதலில் 19 நிகோலா டெஸ்லா முன்மொழியப்பட்ட ^வது செஞ்சுரி. மின்காந்த தூண்டல் கொள்கையை அவர் பயன்படுத்தினார், முதல் சுருளின் காந்தப்புலத்தில் இரண்டாவது சுருள் வைக்கப்பட்டால், அது இரண்டாவது சுருளில் ஒரு மின்சாரத்தை தூண்டுகிறது என்று ஃபாரடேவின் சட்டம் கூறுகிறது, இது பல்வேறு பயன்பாட்டிற்கு பயன்படுத்தப்படலாம்.

படம். 1. இரண்டு தூண்டல் சுருள்களைச் சுற்றியுள்ள காந்தப்புலங்களின் கோடுகள் மின்காந்த தூண்டலின் கொள்கையை விளக்குகின்றன

இப்போதெல்லாம், வயர்லெஸ் பரிமாற்றத்தின் வரம்பைப் பற்றி நாம் பேசினால், சார்ஜரின் மேற்புறத்தில் சரியாக அர்த்தம். சார்ஜரில் சுருள் உருவாக்கும் காந்தப்புலத்தின் வலிமையால் சிக்கல் உள்ளது, அதிலிருந்து தூரத்திற்கு நேர்மாறான விகிதாசாரமாகும். இதன் காரணமாக, வயர்லெஸ் பரிமாற்றம் 3-5 சென்டிமீட்டருக்கும் குறைவான தூரத்தில் மட்டுமே இயங்குகிறது. அதற்கு ஒரு தீர்வாக, சுருள்களில் ஒன்று அல்லது மின்னோட்டத்தின் அளவை அதிகரிப்பது, ஆனால் இது ஒரு வலுவான காந்தப்புலத்தை குறிக்கிறது, இது சாதனத்தைச் சுற்றியுள்ள மனிதர்களுக்கு தீங்கு விளைவிக்கும். மேலும், கதிர்வீச்சு சக்திக்கு சட்ட வரம்புகளைக் கொண்ட சில நாடுகள் உள்ளன. ரஷ்யாவைப் போலவே, கதிர்வீச்சின் அடர்த்தியும் செல் கோபுரத்தைச் சுற்றி ஒரு சதுர சென்டிமீட்டருக்கு 10 மைக்ரோவாட்டுகளுக்கு மிகாமல் இருக்க வேண்டும்.

ஒரு காற்று ஊடகம் மூலம் சக்தி பரிமாற்றம்

வயர்லெஸ் பவர் டிரான்ஸ்ஃபர் என்பது தொலைதூர ஆற்றல் பரிமாற்றம், பவர் பீமிங் மற்றும் இரண்டு ஆண்டெனாக்களைப் பயன்படுத்துதல் போன்ற பல்வேறு முறைகளால் சாத்தியமாகும், அவற்றில் ஒன்று மின்காந்த அலைகளின் வடிவத்தில் ஆற்றலை மற்றொன்றுக்கு அனுப்புகிறது, இது கதிர்வீச்சை மேலும் மின்சார நீரோட்டங்களாக மாற்றுகிறது. கடத்தும் ஆண்டெனாவை பெரிதும் மேம்படுத்த முடியாது, ஏனெனில் இது அடிப்படையில் அலைகளை உருவாக்குகிறது. பெறும் ஆண்டெனா முன்னேற்றத்திற்கு அதிகமான பகுதிகளைக் கொண்டுள்ளது. இது சம்பவ கதிர்வீச்சு அனைத்தையும் உறிஞ்சாது, ஆனால் அதில் சிலவற்றை கதிர்வீச்சு செய்கிறது. பொதுவாக, ஆண்டெனாவின் பதில் இரண்டு முக்கிய அளவுருக்களால் தீர்மானிக்கப்படுகிறது: சிதைவு நேரம் τF மற்றும் τw முறையே இலவச விண்வெளி கதிர்வீச்சு மற்றும் மின்சுற்றுக்குள். இந்த இரண்டு மதிப்புகளுக்கிடையிலான விகிதம் ஒரு நிகழ்வு அலை மூலம் எவ்வளவு ஆற்றலைச் சுமக்கிறது என்பதை வரையறுக்கிறது, பெறும் ஆண்டெனாவால் “பிரித்தெடுக்கப்படுகிறது”.

படம் 2. ஆண்டெனாவைப் பெறுதல். SF நிகழ்வு கதிர்வீச்சைக் குறிக்கிறது, அதே சமயம் sw− என்பது இறுதியில் மின்சுற்றுக்குச் செல்லும் ஆற்றல் மற்றும் sw + என்பது துணை சமிக்ஞையாகும். கடன்: அலெக்ஸ் கிராஸ்னோக் மற்றும் பலர். / இயற்பியல் மறுஆய்வு கடிதங்கள்

இருப்பினும், ரிசீவர் ஒரு துணை சமிக்ஞையை மீண்டும் ஆண்டெனாவிற்கு அனுப்புகிறது மற்றும் சமிக்ஞையின் கட்டம் மற்றும் வீச்சு சம்பவம் அலைக்கு பொருந்துகிறது, இவை இரண்டும் தலையிடும், பிரித்தெடுக்கப்பட்ட ஆற்றலின் விகிதத்தை மாற்றும். இந்த கதையில் அறிக்கையிடப்பட்ட தாளில் இந்த உள்ளமைவு விவாதிக்கப்படுகிறது, இது எம்ஐபிடியின் டெனிஸ் பரனோவின் ஆராய்ச்சியாளர்களின் குழுவினரால் எழுதப்பட்டது மற்றும் ஆண்ட்ரியா ஆலு தலைமையில்.

அலைகளை பெருக்க குறுக்கீட்டை சுரண்டுவது

ஒரு பரிசோதனையில் தங்களது முன்மொழியப்பட்ட மின் பரிமாற்ற உள்ளமைவை செயல்படுத்துவதற்கு முன், இயற்பியலாளர்கள் கோட்பாட்டளவில் ஒரு வழக்கமான செயலற்ற ஆண்டெனாவில் என்ன முன்னேற்றத்தை வழங்க முடியும் என்று மதிப்பிட்டனர். இணைந்த பொருத்த நிலை முதலில் பூர்த்தி செய்யப்பட்டால், எந்த முன்னேற்றமும் இல்லை: ஆன்டெனா தொடங்குவதற்கு சரியாக வடிவமைக்கப்பட்டுள்ளது. இருப்பினும், துண்டிக்கப்பட்ட ஆண்டெனாவிற்கு, அதன் சிதைவு நேரங்கள் கணிசமாக வேறுபடுகின்றன - அதாவது, τF ஐ விட பல மடங்கு பெரியதாக இருக்கும்போது, ​​அல்லது வேறு வழியில் சுற்றிலும் - துணை சமிக்ஞை குறிப்பிடத்தக்க விளைவைக் கொண்டுள்ளது. அதன் கட்டம் மற்றும் வீச்சுகளைப் பொறுத்து, செயலற்ற பயன்முறையில் அதே துண்டிக்கப்பட்ட ஆண்டெனாவுடன் ஒப்பிடும்போது உறிஞ்சப்பட்ட ஆற்றலின் விகிதம் பல மடங்கு அதிகமாக இருக்கும். உண்மையில், உறிஞ்சப்பட்ட ஆற்றலின் அளவு டியூன் செய்யப்பட்ட ஆண்டெனாவை விட அதிகமாக இருக்கும் (படம் 3 ஐப் பார்க்கவும்).

படம் 3. (அ) ​​இல் உள்ள வரைபடம் ஆற்றல் சமநிலை என அழைக்கப்படும் பெறப்பட்ட மற்றும் நுகரப்படும் சக்திக்கு இடையிலான வேறுபாடு எவ்வாறு showsF ஐ விட 10 மடங்கு அதிகமாக இருக்கும் ஒரு துண்டிக்கப்பட்ட ஆண்டெனாவிற்கான துணை சமிக்ஞை சக்தியைப் பொறுத்தது என்பதைக் காட்டுகிறது. ஆரஞ்சு நிழல் பகுதி சம்பவம் அலைக்கும் சமிக்ஞைக்கும் இடையில் சாத்தியமான கட்ட மாற்றங்களின் வரம்பை உள்ளடக்கியது. கோடு கோடு ஆண்டெனாவின் அதே சார்புநிலையைக் குறிக்கிறது, அதன் τF மற்றும் paraw அளவுருக்கள் சமமாக இருக்கும் - அதாவது, டியூன் செய்யப்பட்ட ஆண்டெனா. வரைபடம் (பி) விரிவாக்க காரணியைக் காட்டுகிறது - அதிகபட்ச ஆற்றல் சமநிலைக்கு இடையிலான விகிதம் a மற்றும் செயலற்ற துண்டிக்கப்பட்ட ஆண்டெனாவின் ஆற்றல் சமநிலை - ஆண்டெனா சிதைவு நேரங்களுக்கு இடையிலான விகிதத்தின் செயல்பாடாக τF / τw. கடன்: அலெக்ஸ் கிராஸ்னோக் மற்றும் பலர். / இயற்பியல் மறுஆய்வு கடிதங்கள்

அவர்களின் தத்துவார்த்த கணக்கீடுகளை உறுதிப்படுத்த, ஆராய்ச்சியாளர்கள் 5-சென்டிமீட்டர் நீளமுள்ள இருமுனை ஆண்டெனாவை ஒரு மின்சக்தி மூலத்துடன் இணைத்து 1.36-ஜிகாஹெர்ட்ஸ் அலைகளால் கதிரியக்கப்படுத்தினர். இந்த அமைப்பிற்கு, சமிக்ஞை கட்டம் மற்றும் வீச்சு (படம் 4) ஆகியவற்றில் ஆற்றல் சமநிலையின் சார்பு பொதுவாக தத்துவார்த்த கணிப்புகளுடன் ஒத்துப்போனது. சுவாரஸ்யமாக, சமிக்ஞைக்கும் சம்பவ அலைக்கும் இடையில் பூஜ்ஜிய கட்ட மாற்றத்திற்கான இருப்பு அதிகரிக்கப்பட்டது. ஆராய்ச்சியாளர்கள் வழங்கிய விளக்கம் இதுதான்: துணை சமிக்ஞையின் முன்னிலையில், ஆண்டெனாவின் திறமையான துளை மேம்படுத்தப்பட்டுள்ளது, எனவே இது கேபிளில் அதிக பரப்பும் சக்தியை சேகரிக்கிறது. துளை இந்த அதிகரிப்பு ஆண்டெனாவைச் சுற்றியுள்ள போயண்டிங் திசையனில் இருந்து தெளிவாகிறது, இது மின்காந்த கதிர்வீச்சு ஆற்றல் பரிமாற்றத்தின் திசையைக் குறிக்கிறது (படம் 5 ஐப் பார்க்கவும்).

படம் 4. சம்பவம் அலைக்கும் சமிக்ஞைக்கும் இடையில் பல்வேறு கட்ட மாற்றங்களுக்கான எண் கணக்கீடுகளின் முடிவுகள் (படம் 3a ஐ ஒப்பிடுக). கடன்: அலெக்ஸ் கிராஸ்னோக் மற்றும் பலர். / இயற்பியல் மறுஆய்வு கடிதங்கள்

படம் 5. பூஜ்ஜிய கட்ட மாற்றத்திற்கான (இடது) ஆண்டெனாவைச் சுற்றியுள்ள திசையன் விநியோகம் மற்றும் 180 டிகிரி (வலது) ஒரு கட்ட மாற்றத்திற்கு. கடன்: அலெக்ஸ் கிராஸ்னோக் மற்றும் பலர். / இயற்பியல் மறுஆய்வு கடிதங்கள்

எண் உருவகப்படுத்துதல்களுக்கு மேலதிகமாக, குழு இரண்டு கோஆக்சியல் அடாப்டர்களுடன் ஒரு பரிசோதனையைச் செய்தது, அவை மைக்ரோவேவ் ஆண்டெனாக்களாகப் பணியாற்றின, மேலும் அவை 10 சென்டிமீட்டர் இடைவெளியில் நிலைநிறுத்தப்பட்டன. அடாப்டர்களில் ஒன்று 1 மில்லிவாட்டைச் சுற்றியுள்ள சக்திகளுடன் அலைகளை கதிர்வீச்சு செய்தது, மற்றொன்று அவற்றை எடுத்து ஒரு கோஆக்சியல் கேபிள் மூலம் ஒரு சுற்றுக்குள் ஆற்றலை கடத்த முயன்றது. அதிர்வெண் 8 ஜிகாஹெர்ட்ஸாக அமைக்கப்பட்டபோது, ​​அடாப்டர்கள் டியூன் செய்யப்பட்ட ஆண்டெனாக்களாக இயங்கின, நடைமுறையில் எந்த இழப்பும் இல்லாமல் சக்தியை மாற்றும் (படம் 6 அ). இருப்பினும், குறைந்த அதிர்வெண்களில், பிரதிபலித்த கதிர்வீச்சின் வீச்சு கூர்மையாக அதிகரித்தது, மேலும் அடாப்டர்கள் துண்டிக்கப்பட்ட ஆண்டெனாக்களைப் போலவே செயல்பட்டன (படம் 6 பி). பிந்தைய வழக்கில், துணை சமிக்ஞைகளின் உதவியுடன் ஆராய்ச்சியாளர்கள் கடத்தப்பட்ட ஆற்றலின் அளவை கிட்டத்தட்ட பத்து மடங்கு அதிகரிக்க முடிந்தது.

படம் 6. ஒரு டியூன் செய்யப்பட்ட (அ) மற்றும் துண்டிக்கப்பட்ட (பி) ஆண்டெனாவிற்கான கட்ட மாற்றம் மற்றும் சமிக்ஞை சக்தியைச் சார்ந்து சோதனை அளவிடப்பட்ட ஆற்றல் சமநிலை. கடன்: அலெக்ஸ் கிராஸ்னோக் மற்றும் பலர். / இயற்பியல் மறுஆய்வு கடிதங்கள்

நவம்பரில், டெனிஸ் பரனோவ் உள்ளிட்ட ஆராய்ச்சியாளர்கள் குழு கோட்பாட்டளவில் பெரும்பாலான நிகழ்வு ஒளியை உறிஞ்சுவதற்கு ஒரு வெளிப்படையான பொருளை உருவாக்க முடியும் என்பதை நிரூபித்தது, உள்வரும் ஒளியின் துடிப்பு சரியான அளவுருக்களைக் கொண்டிருந்தால் (குறிப்பாக, வீச்சு அதிவேகமாக வளர வேண்டும்). மீண்டும் 2016 ஆம் ஆண்டில், எம்ஐபிடி, ஐடிஎம்ஓ பல்கலைக்கழகம் மற்றும் ஆஸ்டினில் உள்ள டெக்சாஸ் பல்கலைக்கழகம் ஆகியவற்றின் இயற்பியலாளர்கள் நானோ ஆண்டெனாக்களை உருவாக்கினர், அவை ஒளியை அதன் தீவிரத்தை பொறுத்து வெவ்வேறு திசைகளில் சிதறடிக்கின்றன. அல்ட்ராஃபாஸ்ட் தரவு பரிமாற்றம் மற்றும் செயலாக்க சேனல்களை உருவாக்க இவை பயன்படுத்தப்படலாம்.

செய்தி ஆதாரம்: எம்ஐபிடி