Lähietäisyydellä, kuten latausalustoilla, langaton lataus perustuu magneettisiin lähikenttiin. Teho kuitenkin romahtaa, kun etäisyys lähettimen eli latauslaitteen ja vastaanottimen eli ladattavan laitteen antennien välillä kasvaa.

Aallon tutkijat kehittivät ongelmaan ratkaisun, joka perustuu antennien välisen vuorovaikutuksen optimointiin. Tulokset on julkaistu Physical Review Applied -tiedelehdessä.

”Havaitsimme, että kun lähettimen ja vastaanottimen silmukka-antennien virroilla on sama värähdystaajuus mutta vastakkainen vaihekulma, pääsemme eroon säteilyhäviöstä. Tämä parantaa latauksen tehoa”, kertoo tutkijatohtori Nam Ha-Van.

Ha-Van toimi tutkimusartikkelin pääkirjoittajana.

Saman laboratorion tutkijat ovat aiemmin kehittäneet lähietäisyydellä toimivan langattoman latausteknologian, jolla voidaan ladata tehokkaasti useita laitteita yhtä aikaa.

Teknologian salaisuutena on donitsinmuotoisen laitteen keskelle luotu tasainen magneettikenttä, joka lataa laitteet yhtä hyvin kaikkialla donitsin ympärillä riippumatta laitteiden asennosta.

Analysointi sekä matemaattisesti että kokeellisesti

Nyt julkaistussa tutkimuksessaan tutkijat kehittivät tavan analysoida mitä tahansa langatonta virransiirtomenetelmää sekä matemaattisesti että kokeellisesti.

Näin he voivat arvioida sekä lähietäisyydeltä että kauempaa tehtävän langattoman virransiirron tehokkuutta paljon aiempaa perusteellisemmin.

Tutkimus osoitti, että virransiirtoteho säilyy jopa 80 prosentissa viisi kertaa silmukka-antennin halkaisijan pituisella välimatkalla, kun käytetään optimaalista taajuutta sadan megahertsin vaihteluvälillä.

Perinteisellä menetelmällä optimaalista taajuutta ei määritetä, vaan suunnittelijat käyttävät standardin mukaista taajuutta, jolloin teho voi jäädä alle 20 prosentin.

”Kaiken ydin on löytää optimaalinen tapa virransiirtoon, läheltä tai matkan päästä”, Ha-Van kiteyttää.

Langattomuus ihmiskudoksiin

Seuraavaksi tutkijat pureutuvat siihen, miten langaton virransiirto toimii ihmiskudoksissa ja niiden läpi.

Tämä on tärkeää erityisesti erilaisten biolääketieteen sovellusten, kuten langattoman tähystyksen ja verkkokalvoproteesien kehityksessä.

Nam Ha-Vanin mukaan oleellista on löytää juuri oikea taajuus, jolla sekä virransiirto että kehossa toimivan laitteen vastaanottama teho ovat mahdollisimman suuret.

”Se on edellytys näiden sovellusten toimivuudelle.”

(Kuva Nam Ha-Van) Silmukka-antennien halkaisija on 3,6 senttimetriä. Langattoman latauksen tehokkuus pysyy suurena vielä, kun antennit ovat 18 sentin päässä toisistaan.