Российские ученые в составе международной группы ученых разработали способ повысить эффективность беспроводной передачи энергии на дальние расстояния.

Специалисты проверили метод с помощью численного моделирования и прямых экспериментов с помощью системы двух антенн, на одну из которых направляли дополнительный сигнал, согласованный с поглощаемой волной.

В конце XIX века Никола Тесла предложил осуществить передачу энергии с помощью системы катушек. В ходе эксперимента ему удалось зажечь люминесцентную лампу и лампу накаливания, не связанные с генератором проводами.

В настоящее время аналогичную технологию стали использовать в беспроводных зарядных устройствах. Вместе с тем, главным недостатком подобного способа беспроводной передачи является ограничение дальности его действия.

Существуют альтернативные способы беспроводной передачи энергии, в которых используются специально сконструированные антенны, одна из которых направленно излучает электромагнитные волны, а вторая поглощает и передает их энергию в электрическую цепь.

Принимающая антенна не поглощает все падающее на нее излучение, но частично переизлучает его обратно в пространство. Однако это справедливо только для пассивной антенны. Именно такую конфигурацию рассмотрела группа ученых под руководством Андреа Алу и при участии Дениса Баранова из МФТИ.

«Мы задались вопросом, можно ли подобным образом управлять другими процессами, например, прохождением электромагнитных волн? В качестве системы, где это было бы очень полезно, мы рассмотрели антенну для беспроводной передачи энергии», - рассказал соавтор работы Денис Баранов.

Оказалось, что в случае «расстроенных» антенн дополнительный сигнал начинает оказывать заметное влияние. В зависимости от его фазы и амплитуды энергетический баланс схемы может превысить энергетический баланс пассивной антенны в несколько раз и приблизиться к энергиям, воспринимаемым «настроенной» антенной.

Физики поставили прямой эксперимент с двумя коаксиальными адаптерами, которые работали в качестве микроволновых антенн и находились друг от друга на отдалении около десяти сантиметров. На частотах более восьми гигагерц адаптеры работали как «настроенные» антенны и передавали энергию практически без потерь. Однако на меньших частотах доля отраженного излучения резко увеличивалась.