自從尼古拉·特斯拉在19世紀末嘗試無果后，電氣工程師以尋求無線方式與遠距離傳輸電力作為目標。在20世紀70年代，美國宇航局和美國能源部的工程師在千瓦公里范圍內的無線電力傳輸方面取得了一些明顯成功，他們的努力受到了當時能源危機的推動。然而，隨著能量再次變得充足，興趣減弱。

　　現在，隨著5G的出現及其在毫米波段內的高頻傳輸能力，WPT正在開啟新的機遇和方法。東京工業大學的研究人員開發了一種原型64-element毫米波段相控陣收發器，可以在接收電力的同時發送和接收數據。他們設計的最初目的是將收發器用作5G中繼點，然后將其集成到物聯網(IoT)設備中。該項目的首席研究員Atsushi Shirane表示，這將使該設備擺脫電池、插頭和電纜的約束。因此它將是更小、更實用、更快的通信設備，并可能降低維護成本。

　　Shirane指出，該收發器克服了兩個主要障礙：傳輸距離短和可以接收功率的固定方向。更重要的是，他說：“它是第一款通過使用相移的波束控制實現同時接收電力和通信信號的設備?！?/span>

　　Shirane在今年 6 月位于夏威夷檀香山舉辦的2022年IEEE大規模集成電路技術和電路研討會上，展示了該團隊的研究成果。。

　　收發器的正面是一個64-element相控陣天線，分布在四個象限里。背面有塊柔性印刷電路板，內含四個定制的射頻集成電路芯片，每個芯片分別連接到四個天線象限中的一個。這些芯片集成在一個8x8陣列上，作為一個完全無源的單元工作。每個芯片包含一個移相器，以實現光束轉向和一個整流器，整流器的電源和通信輸出連接到應用設備。

　　收發器有兩種工作模式。

　　在接收模式下，基站發射28GHz的通信信號和24GHz的WPT信號，這些信號將從四個象限天線同時被接收并發送給各自的接收芯片。WPT信號激活設備，通信和電力信號都進行了相移，以實現高達正負 45 度的精細空間光束轉向。信號被發送到16路功率組合器，該組合器將相位對齊并產生一個共同的輸出，以促進更長的傳輸距離。然后，整流器將WPT信號轉換為直流電來運行應用程序，同時把28GHz通信信號變頻到中間頻率(如4GHz)，以此使應用程序更易于管理。

　　反向過程發生在傳輸模式中，源于應用程序的4GHz中間信號被變頻到28GHz，并在使用后向反射反向散射相同的方向發送回。

　　Shirane解釋說，WTP的性能取決于天線元件的數量和基站的輸出功率。64根天線的原型收發器產生了1毫瓦的功率，并且它在4.5米處繼續產生46%的輸出，即使在正負45度的接收角度也是一樣。他估計1024個元素的陣列將產生10mW。

　　隨著概念驗證的建立，研究人員現在致力于創造更多陣列和更高頻率的收發器，以增加輸出功率、通信速度和距離。

　　“作為商業化的第一步，”SHIRANE說，“我們的目標是將該技術用作無電池5G中繼收發器，以擴大毫米波5G通信的服務區域覆蓋范圍。增加直流發電量后，該收發器還可用于無電池的物聯網設備?！?/span>