1مقدمة · web viewوبعد العرض التوضيحي للمعهد mit، لفتت...

(WPT)الالسلكي للقدرة تطبيقات اإلرسال عبر حزم التردد الراديوي

ITU-R SM.2392-0التقـرير (2016/08)

SMالسلسلة إدارة الطيف

ii التقريرITU-R SM.2392-0

تمهيـد يضطلع قطاع االتصاالت الراديوية بدور يتمثل في تأمين الترشيد واإلنصاف والفعالية واالقتصاد في اس))تعمال طي))ف ال))ترددات الراديوي))ة في جمي))ع خ))دمات االتص))االت الراديوي))ة، بم))ا فيه))ا الخدمات الساتلية، وإجراء دراسات دون تحديد لمدى الترددات، تكون أساسا إلعداد التوص))يات

واعتمادها. ويؤدي قطاع االتصاالت الراديوية وظائفه التنظيمية والسياساتية من خالل المؤتمرات العالمي))ة

واإلقليمية لالتصاالت الراديوية وجمعيات االتصاالت الراديوية بمساعدة لجان الدراسات.

سياسة قطاع االتصاالت الراديوية بشأن حقوق الملكية الفكرية(IPR)

يرد وصف للسياسة التي يتبعها قطاع االتصاالت الراديوية فيما يتعلق بحق)وق الملكي))ة الفكري)ة في سياس))ة ال))براءات المش))تركة بين قط))اع تق))ييس االتص))االت وقط))اع االتص))االت الراديوي))ة

( والمش))ارITU-T/ITU-R/ISO/IEC) والمنظمة الدولية للتوحيد القياس))ي واللجن))ة الكهرتقني))ة الدولية . وترد االستمارات التي ينبغي لح))املي ال))براءات اس))تعمالهاITU-R 1 بالقرار 1 إليها في الملحق

- http :// www . itu . int / ITUلتقديم بيان عن البراءات أو للتصريح عن منح رخص في الموقع اإللكتروني R / go / patents / en حيث يمكن أيضا االطالع على المبادئ التوجيهية الخاصة بتطبيق سياسة ال))براءات

المشتركة وعلى قاعدة بيانات قطاع االتصاالت الراديوية التي تتضمن معلومات عن البراءات.

سالسل تقارير قطاع االتصاالت الراديوية( http :// www . itu . int / publ / R - REP / en)يمكن االطالع عليها أيضا في الموقع اإللكتروني

العنـوانةالسلسلBOالبث الساتليBRالتسجيل من أجل اإلنتاج واألرشفة والعرض؛ األفالم التلفزيونيةBS)الخدمة اإلذاعية )الصوتيةBT)الخدمة اإلذاعية )التلفزيونية

Fالخدمة الثابتةMالساتلية ذات الصلة الخدم))ة المتنقل))ة وخدم))ة االس))تدالل الرادي))وي وخدم))ة اله))واة والخ))دماتPانتشار الموجات الراديوية

RAعلم الفلك الراديويRSأنظمة االستشعار عن بعد

Sالخدمة الثابتة الساتليةSAالتطبيقات الفضائية واألرصاد الجويةSFالثابتة تقاسم الترددات والتنس))يق بين أنظم))ة الخدم))ة الثابت))ة الس))اتلية والخدم))ة

SMإدارة الطيف

: وافقت لجنة الدراسات على النسخة اإلنكليزي))ة له))ذا التقري))ر الص))ادرمالحظة.ITU-R 1عن قطاع االتصاالت الراديوية بموجب اإلجراء الموضح في القرار

النشر اإللكترون)ي2018جنيف،

ITU 2018

جميع حقوق النشر محفوظة. ال يمكن استنساخ أي جزء من هذه المنشورة ب))أي ش))كل ك))ان وال.(ITU)بأي وسيلة إال بإذن خطي من االتحاد الدولي لالتصاالت

ITU-R SM.2392-01التقرير

ITU-R SM.2392-0التق)رير

عبر(WPT)تطبيقات اإلرسال الالسلكي للقدرة حزم التردد الراديوي

(2016)جدول المحتويات

الصفحة.................................................................................مقدمة1

2

ع))بر ح)زم ال))تردداتWPT التطبيقات التي طورت الستخدام التكنولوجيا2..............................................................................الراديوية

3

ت أجه))زة االستش))عار الم))زودة بالطاق))ة الس))لكيا )مع))رفشبكا1.2..........................................................(a1هوية التطبيق:

3

......(a2 شاحن السلكي لألجهزة المتنقلة )معرف هوية التطبيق:2.26

............(b1صفائح نقل الطاقة السلكيا )معرف هوية التطبيق: 3.29

( في أن))ابيب )مع))رف هوي))ةMPTنقل طاقة الموج))ات الص))غرية )4.2.................................................................(b2التطبيق:

10

...............(b3مباني الموجات الصغرية )معرف هوية التطبيق: 5.212

اإلرسال الالسلكي للطاقة إلى أهداف متحرك))ة/ط))ائرة )مع))رف6.2..........................................................(c1هوية التطبيق:

13

اإلرسال الالسلكي للطاقة من نقط))ة إلى نقط))ة )مع))رف هوي))ة7.2.................................................................(c2التطبيق:

19

الشحن الالسلكي للمركبات الكهربائية )مع))رف هوي))ة التط))بيق:8.2c3).............................................................................23

.................(c4ساتل الطاقة الشمسية )معرف هوية التطبيق: 9.227

......التكنولوجيات المستخدمة في تطبيقات اإلرسال الالسلكي للطاقة328

المنظمات المتوقع مساهمتها في تقييس تكنولوجيا اإلرسال الالس))لكي4................................................................................للطاقة

31

.........................................................................أوروبا1.431

........................................................................اليابان2.432

ITU-R SM.2392-0التقرير 2

................................................المنظمات الدولية األخرى3.433

حالة الطيف بالنسبة لإلرس))ال الالس))لكي للطاق))ة ع))بر ح))زم ال))ترددات5..............................................................................الراديوية

33

...............................................................................الخالصة633


مقدمة1 ( واح)))دة منWPT) تعت)))بر تكنولوجي)))ا اإلرس)))ال )أو النق)))ل( الالس)))لكي للق)))درة

تكنولوجي))ات تغي))ير المش))هد. وسيتس))نى لن))ا التح))رر من االفتق))ار إلى الطاق))ة الكهربائي))ة عن))دما يتم اإلم))داد به))ذه الطاق))ة الس))لكيا. ويع))ود إرس))ال الق))درة باس))تخدام الموج))ات الراديوي))ة إلى بواك))ير العم))ل ال))ذي ق))ام ب))ه نيك))وال تيس))ال

. وقد قام تيس))ال بمحاولت))ه األولى إلرس))ال الق))درة ب))دون أس))الك في1899 عام ، بي))د أن ه))ذهkHz 150 . وق))د اس))تخدم ق))درة منخفض))ة ال))تردد ب))تردد1899 ع))ام

مج))ال المحاوالت لم يكتب له))ا النج))اح. وب))التوازي م))ع تج)ارب تيس))ال األولى في ، اق))ترح م. ه))وتن وم. ل))و-بالن جه))ازا وطريق))ة لتش))غيل مركب))ةWPT التكنولوجي))ا

kHz 3 ( ب))ترددAC) باستخدام مولد تردد متغير1894 ( بالحث في عامEV) كهربائية [. وقد طورت المركبات الكهربائي)ة خالل ف))ترة قص)يرة من ال)زمنHUT 94] تقريبا الح))ثيWPT بعد المحرك البخاري، منذ مائة عام تقريبا. وقد بدأ كل من اإلرس))ال

ع)ير ح)زم ال)تردداتWPT والذي يطل)ق علي)ه "اإلرس)ال ب)دون ح)زم" واإلرس)البالحزم" في بدايات القرن العشرين. الراديوية والذي يطلق عليه "اإلرسال

ع)بر حزم)ة ال)تردد الرادي))وي إلى ولي))امWPT ويعزى التطور الحالي في اإلرس)ال براون في ستينيات القرن الماضي باستخدام تكنولوجيا الموجات الص))غرية ال))تي طورت أثناء الحرب العالمية الثانية. فقد ق))ام بإرس)ال ق)درة الموج))ات الص))غرية

) من مرسل إلى مستقبل )من نقطة إلى نقطة( بكف))اءة إجمالي))ة )تي))ار مس))تمرDC( - موج))ة ص))غرية - تي))ار مس))تمر (DC% في مخت))بره54(( مق))دارها [BRO73.]

ع))بر الموج))اتWPT وعن))د اس))تعمالنا ل))تردد الموج))ات الص))غرية، ف))إن اإلرس))ال (. وق))د نف))ذتMPT) الصغرية يطلق عليه إرسال للقدرة ع))بر الموج))ات الص))غيرة

ثمانينيات وتسعينيات القرن الماضي مشاريع بحثية كثيرة للش))حن الالس))لكي في [. وظه))رت المنتج))ات التجاري))ة من الكبالت غ))يرSHI 14] للمركب))ات الكهربائي))ة

الحثي))ةWPT التكنولوجيا المتالمسة بعد القرن العشرين. وكانت نقطة التحول في(MIT) ماساتشوس))تس للتكنولوجي))ا عن))دما ق))دم معه))د 2006 ع))ام في عرض))ا

WPT توضيحيا لتكنولوجيا القدرة الالسلكية غير الحزمية يطل))ق عليه))ا التكنولوجي))ا تظهر في أسواقرنينيةال WPTتكنولوجيات [. وقد بدأتKUR 07] باالقتران الرنيني

المستهلكين في الوقت الراهن. كما أن ص))ناعة الس))يارات تس))عى إلى اس))تخدام المس))تقبل الق))ريب. في(EV) في تطبيق))ات المركب))ات الكهربائي))ةWPTتكنولوجيا

معلوم))ات ح))ول 2014 ع))ام فيITU-R SM.2303 ووقد نش))رت في ص))ورة التقري))ر غ))ير ح))زم ال))تردد الرادي))وي،اإلرس))ال الالس))لكي للق))درة بواس))طة تكنولوجي))ات

. وبع))د الع))رض التوض))يحيITU-R 210-3/1 باعتباره))ا إجاب))ات جزئي))ة على المس))ألة ، لفتت االنتباه مجموعة متنوع))ة من تكنولوجي))ات اإلرس))ال الالس))لكيMIT للمعهد

للقدرة بما في ذلك الحث المغنطيس))ي واالق))تران الرني))ني واإلرس)ال ع)بر ح))زمالترددات الراديوية، وغيرها، بوصفها تكنولوجيا مغيرة للمشهد.

ال))تي تس))تخدم ح))زمWPT ويقدم هذا التقرير معلوم))ات تمهيدي))ة عن التكنولوجي))ا الترددات الراديوية بشكل أساسي. ويغطي التقرير أيضا ض))ربا أك))ثر اتس))اعا من إرسال القدرة بالموجات الراديوية بمكن أن يشمل التطبيقات غير الحزمية مث))ل

يش))مل الحث المغنطيس))ي وال ال))رنين المغنطيس))ي وال ج))ني الطاق))ة، ولكن))ه ال.ITU-R SM.2303 تكنولوجيا االقتران السعوي، والتي يتم تناولها في التقرير

تل))كWPT وهن))اك حاج))ة إلى مزي))د من الدراس))ات بش))أن الت))أثيرات بين األنظم))ة واألنظم))ة األخ))رى القائم)ة وج))وانب الس))المة مث))ل التع))رض البش)ري للمج))االت

الكهرمغنطيسية، وذلك لتحقيق هذه التطبيقات.[BRO 73] Brown, W.C., “Adapting Microwave Techniques to Help Solve Future Energy Problems”, 1973

G- MTT International Microwave Symposium Digest of Technical Papers 73.1, pp. 189-191, 1973.


[HUT 94] Hutin, M. and M. Le-Blanc, “Transformer System for Electric Railways”, US Patent Number 527,875, 1894.

[KUR 07] Kurs, A., A. Karalis, R. Moffatt, J.D. Joannopoulos, P. Fisher and M. Soljačić, “Wireless power transfer via strongly coupled magnetic resonances”, Science, Vol. 317, pp. 83-86, 2007.

[SHI 14] Shinohara, N., “Wireless Power Transfer via Radiowaves (Wave Series)”, ISTE Ltd. and John Wiley & Sons, Inc., Great Britain and United States, 2014.1

WPT التطبيقــات الــتي طــورت الســتخدام التكنولوجيــا2عبر حزم الترددات الراديوية

ع))بر ح))زم ال))ترددات الراديوي))ة في: )WPT تتمثل الخصائص الرئيسية للتكنولوجيا ع))دم وج))ود اق))تران 2اإلرس))ال الالس))لكي للق))درة لمس))افات طويل))ة، و) 1

WPT كهرمغنطيسي بين هوائي اإلرسال واالس)تقبال ه)و م))ا يختل)ف عن اإلرس)ال إمكاني))ة تحقي))ق تطبيق))ات 3 باالقتران الرني))ني، و)WPT باالقتران الحثي واإلرسال

متنوعة قبل أجهزة االستشعار ضعيفة القدرة وأجه))زة الش))حن الكهربائي))ة عالي))ةالقدرة ونقل كميات ضخمة من القدرة من محطات اإلمداد بالطاقة، وغيرها.

شــبكات أجهــزة االستشــعار المــزودة بالطاقــة الســلكيا1.2(a1: 1)معرف هوية التطبيق

شبكة أجهزة االستشعار على أنها: شبكة تتألفITU-T Y.2221 [ITU10] تعرف التوصية من عقد أجهزة استشعار موصولة بينيا يتم فيها تبادل البيانات المستش))عرة ع))بر

(WSN) اتصاالت سلكية أو الس))لكية. وتع))د ش))بكات أجه))زة االستش))عار الالس))لكية واحدة من تكنولوجيات المعلومات األكثر سرعة في التطور ويتوقع أن يكون له))ا

( اس))تنادا إلى الورق))ةNGN) ضرب متنوع من التطبيقات في شبكات الجيل التالي . وتعد الكف))اءةY.2000 [ITU14] التقنية الصادرة عن قطاع تقييس االتصاالت باالتحاد

استهالك الطاقة أمرا بالغ األهمية. وتنص هذه الورقة على ما يلي: في مكاني))ا في مس))احة تبل))غ العدي))د منWSN "يمكن توزي))ع أج))زاء الش))بكة

سيما إذا كان مس))تعمل ه))ذه الش))بكة يق))وم بإدارته))ا ع))بر الكيلومترات، ال اإلن))ترنت. وفي نفس ال))وقت يمكن وض))ع عق))د أجه))زة االستش))عار في األماكن التي يتعذر الوصول إليها أو قد يكون الموق))ع المح))دد لك))ل عق))دة

أن تت))ألف أيض))ا منWSN من ه))ذه العق))د غ))ير مع))روف. ويمكن للش))بكة العشرات أو المئات أو ربما اآلالف من عقد أجهزة االستش))عار. وفي ظ))ل هذه الظروف يكون شحن هذه العقد من قبل المس))تعمل أم))را مس))تحيال. ويرجع ذلك إلى أنه يجب أن تتسم أي عقدة من ه))ذه العق))د بالكف))اءة في استهالك الطاقة من أجل استمرار في العمل ببطارية صغيرة وغير مكلف)ة لبض))ع ش))هور وربم))ا لس))نوات. وه))ذا التش))غيل بالق))درة فائق))ة االنخف))اض

يمكن تحقيقه إال باستعمال مكونات عتاد منخفضة القدرة". الالوضع في اليابان1.1.2

يمكن لقدرة الموجات الصغرية تشغيل جه))از استش))عار الس))لكي ب))دون بطاري))ة. ويمكن إرسال القدرة الالسلكية إلى أجه))زة االستش)عار ال)تي تحت))اج إلى كهرب)اء

(. ويمكن له))ذا النظ))ام أن يح))ل المش))كلة أعاله. ويق))وم اله))وائي1.1.2 )الشكل (، ال))ذي يت))ألف من ه))وائي ودارة تق))ويم بالثنائي))ات، باس))تقبالrectenna) المق))وم

(. وكف))اءة التحوي))ل من ت))رددDC) الموج))ة الراديوي))ة وتقويمه))ا إلى تي))ار مس))تمر90 نظريا وتصل إلى %100( تساوي %DV) ( إلى تيار مستمرRF) راديوي تقريب))ا

في هوائي متطور.GHz 2,45 عند

.1.3 الحزمية والتي يرد ملخص لها في الجدولWPT للتكنولوجيا يع))ني "مع))رف هوي))ة التط))بيق" رقم تعري))ف التط))بيق ويش))ير إلى تطبيق))ات مختلف))ة1


1.1.2 الشكلZibBee صورة ألجهزة االستشعار [ICH12] المزودة بالطاقة السلكيا

جه))از استش))عار يمكن تزوي))ده بالطاق))ةZigBee/IEEE802.15.4 يمثل جه))از االستش))عار شكل منسق ومسير وجهاز طرفي والمنسق فيZigBee السلكيا. وتشكل الشبكة

عبارة عن جهاز واحد فقط في الشبكة يتولى تنس))يقها. وتتمث))ل وظيف))ة المس))ير في ترحيل البيانات من المسيرات واألجهزة الطرفية األخرى فضال عن استشعار المعلومات. وترسل هذه األجهزة الطرفية البيان)ات فحس)ب؛ وخالف ذل)ك تك))ون خاملة. وبالتالي، يكون استهالك الطاق))ة في األجه))زة الطرفي))ة منخفض))ا مقارن))ة

ms 2 إجمالي))ه باألجهزة األخرى. ويقوم المسير والجهاز الطرفي بإرسال ما تقريب))ا ثانية ويق))وم المنس))ق بإس)قاط أي من ه))ذين الجه))ازين من 1,4من البيانات كل

ثاني))ة. وأي جه))از خ))ارج 15ش))بكته إذا لم تس))تقبل بيان))ات من أي منهم))ا لم))دة الشبكة يجب أن يؤدي الوظائف الروتيني))ة الالزم))ة لكي يع))اد ض))مه إلى الش))بكة. وعندما يعاد ضم الجهاز الطرف والمسير إلى الشبكة يتواصال مع بعضهما، فإنهما

ينض))مان إلى ، على الت))والي للقي))ام ب))ذلك وعن))دما الmW 57,4 وmW 9,46 يس))تهلكان ، علىmW 57,1 وmW 61,8 الش))بكة ويكون))ان في وض))ع الخم))ول، فإنهم))ا يس))تهلكان

[. واس)))تهالك الكهرب)))اء مث)))ال على أن)))ه يمكنن)))ا تش)))غيل جه)))ازICH12] الت)))والي بقدرة الموجات الصغرية بشكل كامل.ZigBee االستشعار

و)ه)ن)اك) شب)ك)ة) ي)ا)ب)ان)ي)ة) م)ق)ت)ر)حة) أ)خ)ر)ى) ألج)ه)ز)ة ا)الس)ت)ش)ع)ا)ر) ا)ل)مز)و)د)ة) با)ل)ط)اق)ة) السل)ك)ي)ا) ت)س))م)ى) ش))ب)ك)ة) ال)ط)ا)ق))ة) ا)لالس))ل)كي)ة) أو) اإلض))اء)ة ب)ال)م)و)ج))ات) ا)ل)ص))غ)ر)ي)ة) و)ي)ع))ر)ض)

])2.1.2 م)ف)ه)و)م)ه)ا) في) ا)لش)ك)ل MAE 13] [SAK 10 [.) و)ي)و)ف)ر) ا)ل)ن)ظ)ا)م) ا)ل)ط)اق))ة) الس))ل)ك)ي)ا) ف)ي)RFID ك)م))ا) ي))و)فر) الس))ل)ك)ي)ا) م)ع)ل)و)م))ا)ت) ال)ت)ع))ر)ف) ب)و)ا)س))ط)ة) ا)ل))ت)ر)د)د)ات) ا)ل)را)د)ي)و)ي))ة)

( د)و)ن) ا)ست)ش))ع)ار) ال)م)و)ج))ة)W 1) قن))و)ا)ت) 4. و)يس))ت)خ)د)م) ا)ل)ن)ظ))ا)م) MHz 920 ال)ن)ط))ا)ق) (mW 1قن))اة) ) 77 ا)ل)م)ت)ن)ق))ل) ل)ل)ق))د)ر)ة ا)لالس))ل)ك)ي)ة). و)ت)س))ت)خ)د)م) RFID ال)ح)ا)م)ل)ة) لل)ت)ع))رف)

ش))ب)ك)ة) أ)ج)ه))ز)ة) ا)الس)ت)ش))ع)ا)ر).) و)ي)ن)ب)غ)ي) أ)ن) تك))و)ن) ا)لق))د)ر)ة) ا)ل)ن)ش))ط) ف)ي)RFID لل)ت)ع)رف) ال)م)س))ت)ق)ب)ل)ة) ل)حظ)ي))ا أ)ك))ب)ر) م)ن) ا)لق))د)ر)ة) ال)م)س))ت)ه)ل)كة) في) ج)ه))از) االست)ش))ع)ا)ر).) و)يت)م)

ال)ق)د)ر)ة) ا)لم)ت)و)سط)ة) ا)لم)س)ت)ه)ل)ك)ة) بت)غ)ي)ي)ر) ف)ت)ر)ة) ال)ع)م)ل). و)ي)س)ت)خ)دم) م)رس)ل) ال)ت)ح)ك)م) ف)ي) ال)غ)ر)ف)ة) و)ي)ق)ت)ر)ح) تن)و)ع) ل)ت)خ)ا)لف) ا)ل)مو)ج)ة) ال)ح)ام)لة) تس))ت)ع)م)ل) ف)ي))ه) م)ت)ع)دد) ا)لق)د)ر)ا)ت) ف)ي)

غ)ر)ف))ة) م)غ)ل)ق))ة).) و)ي)ح))د) تن))و)ع ت)رد)د)ا)ت) م)ت)ع))د)د)ة لل)ح))د) م)ن) ا)لم)و)ج))ا)ت) ا)ل)م)ت)و)ق)ف))ة) ف)ي) ت)ح))ا)لف) ا)لم)و)ج))ة) ا)لح)ا)م)ل))ة) م)ن) ال)م)و)ج))ا)ت) ا)لم)ت)و)ق)ف))ة) ب)ف)ع)ا)لي))ة) و)يو)ل))د) ك)ث)ا)ف))ة) ش))ب)ه)

م)ن)ت)ظ)مة) لل)ق)د)ر)ة) ف)ي) ال)غ)ر)ف)ة).)

محولDC-DC

مكثف

بالموجات الصغرية الخاص بنقل القدرة هوائي االستقبال


2.1.2 الشكلSAK 1مفهوم شبكة الطاقة الالسلكية )اإلضاءة بالموجات الصغرية( ]

0]

WPT وتوفر شركة يابانية جهاز استش))عار الس))لكي تج))اري باس))تخدام التكنولوجي))ا . وتبل)))غ كف)))اءةm 5 . وتق)))ل مس)))افة التط)))بيق عنMHz 920 [DEN 13] في النط)))اق

تقريب))ا. وتق))ترح الش))ركة تطبيق))ات لجه))از االستش))عار60% نح))وRF-DC التحويل (85°-120°درج))ات الح))رارة المرتفع))ة ) الالس))لكي من أج))ل االستش))عار في

واالستشعار من فوق جس))م دوار أو متح))رك واالستش))عار في البيئ))ات القاس))ية؛ إلى ذل))ك. وق))د ط))ورت مثل االستشعار خارج المباني وفي البيئات البحري))ة وم))ا

تقريب))ا عن))د91,6 في))ه %RF-DC الشركة هوائي عالي الكفاءة تبلغ كفاءة التحويل.W 7 [FUR 13] وقدرةGHz 2,45 وترددW 8 قدرة

تطبيق لجهاز استشعار الس)لكي باس)تخدام ط)ائرة2015واقترح في اليابان في فقدان الت))واؤمWPT بدون طيار محلقة في السماء. ومن نقاط ضعف التكنولوجيا

بين الق))درة المطلوب))ة وحجم النظ))ام في ه))ذه التكنولوجي))ا وال))ذي يش))مل حجم اله))وائي وق))درة الموج))ة الراديوي))ة الناقل))ة. وعن))دما تزي))د المس))افة بين ه))وائي

، تنخفض كفاءة الحزمة بشكل أك))بر منWPT التكنولوجيا اإلرسال واالستقبال في ، يح)دث ه)ذاWPT توقعات المستعمل. حتى بالنسبة لجه))از استش)عار التكنولوجي)ا

األمر في بعض األوقات. وباستعمال الطائرة بدون طيار المحلقة تصبح المس))افة أن يكون أص))غر مقارن))ة ب))األمر في حال))ةWPT بين الهوائيين أقصر ويمكن للنظام

المق)ترح اس)م "نظ)امWPT عدم وجود الطائرة بدون طيار. ويطل)ق على النظ))ام (". وق))دWBLS) االستشعار الالسلكي بدون بطارية المدعوم بالطائرات دون طيار

وجامع))ةWiPoT في جامعة كيوتو بواسطة2015 أجريت التجربة األولى في يوليو وشركة مخت))برات أنظم))ة التحكم المس))تقلة المح))دودة.Mini-Surveyor كيوتو واتحاد

من ه))وائيW 8,74 والق))درةGHz 5,8 وتم إرس))ال ق))درة موج))ات ص))غرية ب))التردد (،multicopter) ( من ف))وق ط))ائرة ب))دون طي))ار محلق))ةdBi 21 )كسب8 × 8 صفيفي

mW 6,1 . وق))امت الق))درة المس))تقبلة وال))تي بلغت3.1.2 كما هو مبين في الشكل من التيار المس))تمر بع))د التق))ويم بتش))غيل جه))از استش))عار. وتش))مل التطبيق))ات

المدعوم بالطائرات دون طيار إنقاذ الضحايا وتزويد أجه))زةWBLS الواعدة للنظام االستشعار بنقل الطاقة السلكيا في البراكين وفي عمليات معاينة الب))نى التحتي))ة

)الجسور واألنفاق( وما إلى ذلك.

شبكة الطاقة )اإلضاءة بالموجات


3.1.2 الشكل المدعوم بطائرة بدون طيار والعرضWBLS مفهوم النظام

اليابان في2015 التوضيحي الخاص به في يوليو

[ICH 12] Ichihara, T., T. Mitani, and N. Shinohara, “Study on Intermittent Microwave Power Transmission to a ZigBee Device”, Proc. of 2012 IEEE MTT-S International Microwave Workshop Series on Innovative Wireless Power Transmission: Technologies, Systems, and Applications (IMWS-IWPT2012), pp. 209-212, 2012.

[ITU 10]متطلبات لدعم تطبيقات شبكات المحاسيس الشمولية (USNوخدماتها ) .ITU-T Y.2221 (2010) في بيئة شبكات الجيل التالي التوصية

[ITU 14]تطبيقات شبكات االستشعار الالسلكية في شبكات الجيل التالي، الورقة .ITU-T Y.2000 (2014)التقنية

[DEN 13] DENGYO Corporation http://www.den-gyo.com/solution/solution10_b.html (in Japanese).

[FUR 13] Furukawa, M., T. Minegishi, T. Ogawa, Y. Sato, P. Wang, H. Tonomura, M. Teramoto, and N. Shinohara, “Wireless Power Transmission to 10kW Output 2.4 GHz-band Rectenna Array for Electric Trucks Application (in Japanese)”, IEICE Technical Report, WPT2012-7, pp. 36-39, 2013.

[MAE 13] Maehara, D., R. Akai, G.K. Tran, K. Sakaguchi, S. Sampei, K. Araki, and H. Iwai, “Experiment on Battery-less Sensor Activation via Multi-point Wireless Energy Transmission“, Proc. of 2013 IEEE 24th Annual Int. Sympo. On Personal, Indoor, and Mobile Radio Communications (PIMRC), pp. 2346-2350, 2013.

[SAK 10] Sakaguchi, K., R.P. Wicaksono, K. Mizutani, and T. Khanh, “Wireless Grid to Realize Ubiquitous Networks with Wireless Energy Supply (in Japanese)“, IEICE Tech. Report, Vol. 109, No. 442.

مستقبلة عند هوائيات مقومة

مرس))لة من ص))فيف


ــة2.2 ــرف هويـ ــة )معـ ــزة المتنقلـ ــلكي لألجهـ ــاحن السـ شـ(a2 التطبيق:

الوضع في اليابان1.2.2 تعتبر أجهزة االستشعار مناس))بة لالس))تفادة من اإلرس))ال الالس))لكي للق))درة ع))بر

استهالك الطاق))ة. وم))ع ذل))ك، الموجات الراديوية ألنها أجهزة بالغة االنخفاض في هناك أنواع متعددة من األجهزة المتنقلة التي تعمل باستخدام تخزين الطاق))ة في

من أج))ل التغذي))ة بالق))درةWPT البطاري))ات وينبغي أن تطب))ق فيه))ا التكنولوجي))ا السلكيا أو الش))حن الالس))لكي له))ذه األجه))زة المتنقل))ة المتنوع))ة. وله))ذا الغ))رض

( ب)القرب من نهاي)اتUPS) اقترح مفه))وم أطل)ق علي)ه مص)در الطاق))ة الش)مولي [ ويستند إلى وج))ود الموج))ات الص))غريةSHI 04] [SHI 05] تسعينيات القرن الماضي

في ك))ل مك))ان وفي جمي))ع األوق))ات )ش))مولية( وأنه))ا متاح))ة دائم))ا من أج))ل(.WPT) التكنولوجيا

(. وترس))ل ق))درة الموج))ات أ ) 1.2.2 ( في الشكلUPS) ويعرض مفهوم المصدر )ت))رددات نطاق))ات الخ))دمات الص))ناعية والعلمي))ةGHz 2,45 الص))غرية في النط))اق

( من ح))واف أي س))قف لش))حنGHz 2,50-2,40 ( الواقع))ة في الم))دىISM) والطبي))ة الهواتف المحمولة. ويمكن إلى ح))د كب))ير إنت))اج كثاف))ة منتظم)ة لق)درة الموج)ات

بحيث تنص))ب الهوائي))ات علىUPS الصغرية في أي قاعة من قاعة مصدر الطاق))ة حواف السقف. ويتم اختيار الهوائيات الشقية كهوائيات إرسال النخفاض تكلفتها. ولهذا السبب، يستعمل جهاز ماغنترون مستقر تردديا ويمكن التحكم في ط))وره.

يق)وم على "مص)در الس)لكي للطاق)ةUPS بيد أن)ه نظ))را إلى أن مفه))وم المص)در بقض))ايا الس))المةUPS جميع األوقات وجميع األم))اكن"، يقي))د تص))ميم المص))در في

المرتبطة بتعرض الكائنات البشرية للموجات الص))غرية لف))ترات طويل))ة. ويض))بط فيما يتعلق بالتعرض المستمر على كامل2cm/mW 1 مستوى السالمة على أقل من

، ترس))ل ق)درة موج)اتm 4,3 × 5,8 جسم اإلنسان. وبالنسبة لقاع)ة تج)ارب أبعاده))ا تقريبا من الماغنترون إلنتاج كثافة منتظمة لقدرة الموجاتW 150 صغرية مقدارها

. ومن الضروري وجود هوائيات مقومة عالية2cm/mW 1 الصغرية تساوي أو تقل عن .2cm/mW 1الكفاءة أيضا للتشغيل على كثافة موج))ات ص))غرية تس))اوي أو تق))ل عن

وفي ظ))ل ه))ذه الش))روط، ك))انت التجرب))ة ناجح))ة فيم))ا يتعل))ق بش))حن الهوات))ف )ب(. وعالوة على ذل))ك، يمكن 1.2.2 ه))و م))بين في الش))كل المحمول))ة، كم))ا

نظ))را إلىUPS االستمرار في استعمال أي ه))اتف محم))ول داخ))ل قاع))ة المص))در وت))رددات أنظم))ةGHz 2,45 االختالف بين ق))درة الموج))ات الص))غرية في النط))اق

.GHz 1,9 االتصاالت في النطاق


1.2.2 الشكل ( مفهوم "مصدر الطاقة أ )

الشمولي" )ب( تجربة شحن هاتف محمول

UPS ]SHI 0 السلكيا باستعمال المصدر4[

، ينبغي استخدام صفيف متط))اور لخفض الق))درة اإلجمالي))ةUPS وكامتداد لألنظمة تك))ون هن))اك حاج))ة فيه))ا األماكن التي ال المرسلة واإلشعاعات غير المتوقعة في

اتج))اهي في قاع))ة تس))اويUPS (. وبالنس))بة لمص))در2.2.2 إلى الق))درة )الش))كل الموضحة أعاله، لن تكون هن))اك حاج))ة إال إلىUPS مساحتها قاعة تجربة المصدر

W 22فق))ط من ق))درة الموج))ات الص))غرية )مقاب))ل W 150بالنس))بة للنظ))ام UPS يزال . وال2cm/mW 1 التقليدي( إذا كان يتعين توليد كثافة قدرة حول الجهاز مقدارها

منUPS واألنظم))ةWPT الص))فيف المتط))اور باه))ظ التكلف))ة بالنس))بة للتكنولوجي))ا المنظ))ور التج))اري. وتعتم))د تكلف))ة الص))فيف المتط))اور على تك))اليف المكون))ات،

سيما مزحزح الطور. ال ل))ذا، يق))ترح تص))ميم أنظم))ة ب))دون مزحزح))ات الط))ور لخفض ق))درة الموج))ات

HAS 1] نفس ال))وقت مع خفض التكلفة فيUPS الصغرية اإلجمالية بالنسبة للنظام1.]

2.2.2 الشكل مستقبلي باستخدام صفيفUPS حالي مقابل مصدرUPS مصدر

متطاور

في2009 الخاص بحاالت الطوارئ وأج))ريت ل))ه تجرب))ة في UPSواقترح المصدر . وتع))رض ص))ورة للنظ))ام4.2 القس))م [، على نح))و م))ا ورد فيMIT 10] الياب))ان

. وهن))اك بعض المش))اريع البحثي))ة في جمي))ع أنح))اء3.2.2التجري))بي في الش))كل العالم تضم محطات قاع)دة للط))وارئ من أج)ل الهوات))ف المحمول)ة تحم)ل على


متن بالون أو مركبة جوي))ة. وم))ع ذل))ك، فإن)ه في حال))ة أي محط))ة قاع))دة خاص))ة بهواتف محمولة تنشأ لحاالت الطوارئ، فإنه ال يمكن استعمال أي هاتف محم)ول

لح))االت الط))وارئ أن يتس))نىUPS بدون كهرب))اء. ل))ذا، يق))ترح بالنس))بة ألي نظ))ام اس))تعادته س))ريعا أو بص))ورة دوري))ة بالكهرب))اء من خالل الطاق)ة الالس))لكية. وفي

، تم شحن هاتف محمول باستعمال طاق)ة الس)لكية من مركب))ة2009 تجربة عامجوية فقط.

3.2.2 الشكل(2009) لحاالت الطوارئ وصورة للتجربةUPS صورة النظام

الوضع في الواليات المتحدة2.2.2Tech في م))ؤتمر التكنولوجي))ا Crunch Disruptاق))ترحت ش))ركة مقره))ا2013 لع))ام ،

الوالي)))ات المتح)))دة ش)))احنا الس)))لكيا تجاري)))ا للهوات)))ف المحمول)))ة باس)))تعمال . ويطل))ق علىWiFi [AOL 13] التي يساوي ترددها تردد التكنولوجي))اMPT التكنولوجيا

الس))لكيا لمس))افة تص))لW 1 " ويمكنه أن يوفر ق))درة مق))دارهاCota" الشاحن اسم يتم شحنه عن بعد منiPhone 5 قدما. وعرضت الشركة في المؤتمر هاتفا 30 إلى

س))يكون ج))اهزا فيCota تجريبي. وأعلنت الشركة أن الشاحن التجاريWPT نظام وأن الشاحن االستهالكي منه سيكون جاهزا للطرح قبل عام2013-2014 العام

. وبدأت شركة أمريكية أخرى في إنتاج شاحن السلكي للهواتف المحمولة2015 )غ))يرGHz 2,4. وتس))تعمل الش)ركة ت)رددين؛ 2015" في Wattupيطلق علي))ه اس)م "

GHz 5,8-5,7 والنط))اق Bluetooth المرخص( من أجل االتصاالت منخفضة الطاقة بتقنية)نطاق الخدمات الصناعية والعلمية والطبية غير المرخص( من أجل نقل الطاقة.[AOL 13] Aol Tech. http://techcrunch.com/2013/09/09/cota-by-ossia-wireless-power/.

[HAS 11] Hashimoto, K., T. Ishikawa, T. Mitani, and N. Shinohara, “Improvement of a ubiquitous power source”, Proc. of International Union of Radio Science (URSI) General Assembly 2011, CD-ROM CHGBDJK-1.pdf, 2011.

[MIT 10] Mitani, T., H. Yamakawa, N. Shinohara, K. Hashimoto, S. Kawasaki, F. Takahashi, H. Yonekura, T. Hirano, T. Fujiwara, K. Nagano, H. Ueda, and M. Ando, “Demonstration Experiment of Microwave Power and Information Transmission from an Airship”, Proc. of 2nd

International Symposium on Radio System and Space Plasma 2010, pp. 157-160, 2010.

[SHI 04] Shinohara, N., H. Matsumoto, T. Mitani, H. Shibata, T. Adachi, K. Okada, K. Tomita, and K. Shinoda, “Experimental Study on “Wireless power Space” (in Japanese), IEICE Tech. Report, SPS2003-18, pp. 47-53, 2004.


[SHI 05] Shinohara, N., T. Mitani, and H. Matsumoto, “Study on Ubiquitous Power Source with Microwave Power Transmission”, Proc. of International Union of Radio Science (URSI) General Assembly 2005, CD-ROM C07.5(01145).pdf, 2005.

(b1صفائح نقل الطاقة السلكيا )معرف هوية التطبيق: 3.2الوضع في اليابان1.3.2

يعمل عبر أدلة موجية مغلق))ة أن يك))ون بمثاب))ة تط))بيقMPT من شأن وجود نظام محتم))ل جي))د في ظ))ل الل))وائح الحالي))ة للموج))ات الراديوي))ة. وق))د اق))ترح وط))ور

آخر يعمل عبر األدلة الموجي))ة المغلق))ة في الياب))ان. ويطل))ق على ه))ذاMPT نظام ( أو النظ))ام2DWPTالنظام اسم "نظام إرسال الطاقة بدليل موجي ثنائي األبع))اد )

، تنتش))ر2DWPT [. وفي األنظم))ةSHD 07الس))طحي للنق))ل الالس))لكي للطاق))ة" ] الموجات الصغرية عبر صفيحة دلي))ل م))وجي وتس))تقبل انتقائي))ا ب))أجهزة اس))تقبال

أيض))ا مواءم))ة ال مف))ر منه))ا2DWPT (. وللنظ))ام1.3.2خاصة على صفائح )الشكل )ب( 2.3.2( و أ ) 2.3.2بين السالمة وسعة إرس))ال الطاق))ة. ويوض))ح الش))كالن

) سطح دليل موجي محسن أثبت إمكانية تحسين أداء التواف))ق الكهرمغنطيس))يEMC[ ()NOD 11[و ]NOD 12وتستقبل الموجات الص))غرية على مق))رن رن))ان حلق))ة .]

( يس))تخلص الطاق))ة من ال))دليل الم))وجي ع))بر ع))ازل س))ميكWRRدلي))ل م))وجي ) )ج((. وال تتعرض األجسام الخارجة القريبة من الصفيحة أو ح))تى2.3.2)الشكل

WRR المالمسة لها لمجاالت كهرمغنطيسية قوية. وللمقرن عامل جودة عال ج))دا في حالة ال))رنين وه))و أم))ر أساس))ي ل))دعم اإلرس))ال االنتق))ائي للطاق))ة. ويوص))ل

. وق))د بلغت الكف))اءة اإلجمالي))ةF ب))دارة تق))ويم تش))تق من الص))نف WRRالمق))رن المعرف))ة بالنس))بة بين خ))رج التي))ار المس))تمر لمق))رن التق))ويم ودخ))ل الموج))ات

W كحد أقصى حيث كان دخل الموجات الصغرية 40,4الصغرية إلى الصفيحة % 2cm 56 على صفيحة بمساحة2cm 6,4 3,6 مع مقرن بمساحة GHz 2,4 في النطاق 1

[.NOD 12 مرة من مساحة المقرن تقريبا( ]100 )391.3.2 الشكل

2DWPTصورة للنظام


2.3.2 الشكل صفيحة نقل للطاقة السلكيا

( منظر علوي أ ) لصفيحة الدليل الموجي حول

حافتها

)ب( رسم مخططي

للمقطع العرضيللصفيحة

NODج( مستقبل الطاقة الالسلكية ]12[ ]NOD 11]

3.3.2 الشكل مخطط وظيفي لنظام إمداد بطاقة الموجات الصغرية باستخدام

صفيف مطاور[NOD 13 عبر حافته ]RF يضم سبعة مكبرات

وتنتشر طبقا لمعادالت ماكسويل2DWPT وتستخدم الموجات الصغرية في النظام حتى إذا تقلصت األبعاد من ثالثة إلى اثنين. والستبعاد اإلشعاعات غ))ير المتوقع))ة،

3DWPT يك))افئ النظ))ام وه))و م))ا2DWPT يمكن استخدام صفيف مطاور في النظام[NOD 13]2 نظاما 3.3.2 . ويعرض الشكلDWPTتجريبيا مقترح))ا باس))تخدام ص))فيف

مطاور، وذلك في جامعة طوكيو. وأظهرت نت))ائج التجرب))ة أن التغ))ير في الكف))اءة عند أي نقطة استقبال على الصفيحة ال)تي تس))تخدم الص))فيف المط))اور تم كبت))ه

ب))دون نظ))ام الص))فيفdB 10 بينم))ا ك))ان التغ))ير أك))ثر من dB 2 ح))دود وتقيي))ده فيالمطاور.

) للتقييس في رابطة الصناعات ومشاريع األعمال الراديوية2DWPT وخضع النظامARIB وصدر في صورة المعيار )ARIB STD-T113 [ARI15] . ويبلغ الترددMHz 1GHz 2,498

.W 30وتقل القدرة عن [ARI15] ARIB STD-T113 http://www.arib.or.jp/english/html/overview/doc/1-STD-T113v1_0.pdf (in

Japanese).

المستوى األرضيطبقة العزل الكهربائي

EMموجة

موصل شبكي

طبقة عازل السطح

الطور مزحزحات


[NOD 11] Noda, A., and H. Shinoda, “Selective wireless power transmission through high-Q flat waveguide-ring resonator on 2-D waveguide sheet,” IEEE Trans. MTT, Vol. 59, No. 8, pp. 2158-2167, 2011.

[NOD 12] Noda, A., and H. Shinoda, “Waveguide-Ring Resonator Coupler with Class-F Rectifier for 2-D Waveguide Power Transmission“, Proc. of 2012 IEEE MTT-S International Microwave Workshop Series on Innovative Wireless Power Transmission: Technologies, Systems, and Applications (IMWS-IWPT2012), pp. 259-262, 2012.

[NOD 13] Noda, A., and H. Shinoda, “A Phased Array Feeding System for 2-D Waveguide Power Transmission (in Japanese)”, Proc. of IEICE, BSC-1-8, March 2013.

[SHD 07] Shinoda, H., Y. Makino, N. Yamahira, and H. Itai, “Surface sensor network using inductive signal transmission layer,” Proc. of Int. Conf. on Networked Sensing Systems (INSS) 2007, pp. 201-206, 2007.

( في أنـابيب )معـرفMPTنقل طاقة الموجـات الصـغرية )4.2(b2هوية التطبيق:

الوضع في اليابان1.4.2 في تسعينيات القرن الماضي في اليابان، تم تطوير روب))وت ب))الغ الص))غر يتح))رك داخل أنبوب ويتم تشغيله بتوصيل الطاقة إليه ع))بر الموج))ات الص))غرية. ويع))رض

عبارة عن نظام أنب))وبي ط))ور فيMPT(. والنظام أ ) 1.4.2المفهوم في الشكل [، وال))تيSHB 97)ب( ] 1.4.4 كما ه))و م))بين في الش))كل GHz 14الموجات الصغرية

)ب(( م))ع 1.4.2 )الش))كلTE11 ، ك))دليلmm 15تنتش))ر ع))بر أنب))وب دائ))ري قط))ره . ويق))وم ه))وائي تق))ويم مؤل))ف من ه))وائيdB/m 1خسارة إرس))ال تق))در بأق))ل من

DC أحادي القطب ودارة تقويم باستقبال قدرة الموجات الصغرية ويغذى بالقدرة المقومة نظام اإلدارة ال)داخلي للروب))وت والمؤل)ف من خلي))ة ثنائي))ة كهرض))غطية لتشغيل الروبوت. وقد يستقبل الروبوت بالغ الصغر قدرة موج))ات ص))غرية بلغت

mW 50 وتسنى له التح))رك بس))رعة mm/sec 1األنب))وب عن))د نق))ل ق))درة موج))ات في عبر األنبوب.W 1صغرية قدرها

1.4.2 الشكل ( مفهوم روبوت داخل أنبوب أ )

MPT يشغل بالتكنولوجيا )ب( طريقة تقليدية لتحويل القدرة

من دليل موجي دائري[SHB 97إلى كبل محوري ]

لتش))غيل روب))وتMPTوفي تسعينيات الق))رن الماض))ي، اق))ترح في الياب))ان نظ))ام HIRمراقبة في أنبوب غاز ] 99[ (]HIR تقريب))ا،mm 155[. وكان قطر أنب))وب الغ))از 97

مقوم

هوائي تقويم


GHzوهو م))ا اعت))بر مناس))با النتش))ار الموج))ات الص))غرية العامل))ة في ال))تردد 2,45. خس))ارة انتش))ار (1 الخ))اص في )MPTوتمثلت المشكالت المرتبطة بهذا التط))بيق

( التوزي))ع المعق))د لش))بكة2غير معلومة في أنابيب الغ))از ال))تي يعتريه))ا الص))دأ و) – إلى0,1أنابيب الغاز. وقدرت خسارة االنتشار معمليا ونظري))ا وك))ان في ح))دود

dB/m 1,0يكفي النتش))ار ق))درة الموج))ات –. وخلص إلى أن الخس))ارة منخفض))ة بم))ا الصغرية في أنبوب الغاز.

وطرح التعقيد في شبكة تفريغ األنبوب مشكلة أكبر. ونظري))ا، ال يمكن للموج))ات الراديوية االنتشار في جميع فروع الدليل الم))وجي، حيث لن تخ))دم بعض الف))روع بالموجات الراديوية. وقد دعمت نتائج التجارب هذه النظرية وهو ما أشار إلى أن

نظام أنابيب تطبيق محدود. المقترح فيMPT النظام في ع))امWPTوقد اقترح وطور خرطوم جديد للموجات الراديوية من أجل تطبيق

]ISH15-1 في اليابان ]2015 (]ISH15-2تم طالء خرط))وم الموج))ات الراديوي))ة [. وقد ومعالجت))ه وتحويل))ه إلى خرط))وم راتنج بطالء موص))ل. وتم إنش))اء نظ))ام تجري))بي لإلرس))ال الالس))لكي للطاق))ة باس))تخدام خرط))وم الموج))ات الراديوي))ة، أك))د على

.GHz 5,8 النط)))اق فيmW-100إمكاني)))ة إلرس))ال الالس))لكي للطاق))ة من الص)))نف وسيستخدم خرطوم الموجات الراديوي)ة في الس)يارات ال)تي ال تتض)من ش)بكات

.2.4.2 الشكل أسالك كما هو مبين في2.4.2 الشكل

مفهوم سيارة بدون شبكة أسالك مزودة بخرطوم موجات راديوية[ISH15-1لإلرسال الالسلكي للطاقة عبر أنبوب ]

[HIR 97] Hirayama, K., N. Shinohara, K. Hashimoto, H. Matsumoto, T. Nakauchi, and Y. Yoshida, “Fundamental Study of Microwave Power Transmission to a Robot Moving in Gas Pipes (in Japanese)”, Proc. of IEICE Comm., p. 116, March 1997.

[HIR 99] Hirayama, K., N. Shinohara, H. Matsumoto, and I. Nagano, “Study of Microwave Power Transmission to a Robot Moving in Gas Pipes (in Japanese)”, Proc. of IEICE Comm., p. 25, March 1999.

[IHI15-1] Ishino, S., A. Kishimoto, Y. Takimoto, Y. Arai, Y. Huang, and N. Shinohara, “Study on WPT System Using a Radio Wave Hose as a New Transmission Line“, Proc. of 2015 IEEE Wireless Power Transfer Conference (WPTc2015), P4.1, May 2015.

[ISH 15-2] Ishino, S., T. Miyagawa, and N. Shinohara, “A New Slotted Waveguide Using a Resin Hose with Metallic Coating”, Proc. of 2015 Asia-Pacific Microwave Conference (APMC), Dec. 2015.

[SHB 97] Shibata, T., Y. Aoki, M. Otsuka, T. Idogaki, and T. Hattori, “Microwave Energy Transmission System for Microrobot”, IEICE Trans. Electr., Vol.E80-C, No. 2, pp. 303-308, 1997.


(b3مباني الموجات الصغرية )معرف هوية التطبيق: 5.2الوضع في اليابان1.5.2

اقترحت شركة بناء يابانية باالشتراك مع جامع))ة كيوت))و مب))ني الس))لكيا باس))تخدامSHIتكنولوجيا قدرة الموجات الصغرية ] [. ويعرض نظ))ام الطاق))ة المق))ترح في14

. ويوفر هذا النظام اإلمداد بالطاق)ة الكهربائي)ة الس)لكيا باس)تخدام1.5.2الشكل لوح سطحي يتألف من ألواح سطحية إضافية تعمل كأدلة موجي))ة إلرس))ال طاق))ة

على أس))اس قي))ود الحجم بالنس))بةGHz 2,45الموجات الصغرية. وتم اختيار ال))تردد أللواح الس))طح التقليدي))ة وق))د اس))تخدم م))اغنترون كمرس))ل للموج))ات الص))غرية لخفض التكلفة وتس))نى التحكم في ت))دفق ق))درة الموج))ات الص))غرية بمقس))مات قدرة متغيرة ال توصل قدرة الموجات الصغرية إلى المستعملين ال))ذين يحت))اجون إليه م))ع حجب الت))دفق عن األم))اكن ال))تي ال يوج))د به))ا مس))تعملين. ووض))ع تحت

. وك))ان ض))بط موق))عDC ومص))ادر للطاق))ةDC األرضية هوائي))ات تق))ويم كمح))والت الهوائي))ات س))هال إلى ح))د كب))ير لوج))ود الموج))ات الص))غرية في ك))ل مك))ان تحت األرضية بوجه خاص. قد اف))ترض أن الكف))اءة اإلجمالي))ة من تحوي))ل الكهرب))اء إلى

. وب))الرغم من50تيار مستمر عبر النقل من خالل الموجات الص))غرية تس))اوي % أن تكاليف التشغيل اليومية للكهرباء في نظام بن))اء بالموج))ات الص))غرية تس))اوي ضعف هذه التكاليف بالنسبة لمبنى تقليدي بشبكة أسالك، ف)إن التك))اليف األولي)ة للمبنى تنخفض نتيج))ة النخف))اض تك))اليف البن))اء. وبالت))الي، ق))در أن))ه يمكن خفضالتكاليف اإلجمالية لدورة حياة المبنى باستخدام نظام البناء بالموجات الصغرية.

1.5.2 الشكلمبنى السلكي باستخدام إرسال الطاقة بالموجات الصغرية

وفي المرحلة األولية، تم النظر في النظام الالسلكي من أج))ل المب))اني المكتبي))ة وغيره))ا منDC حيث تس))تخدم بش))كل رئيس الحواس))يب ال))تي تش))غل بالتي))ار

ثنائي نتريد (GaN) الغاليوم

من أجل مقبسهوائي التقويم


، وأن))ه يتمW 50 الواح))د يحت))اج إلى أق))ل من DC . ويق))در أن المح))ولOA المع))دات للغرف))ة الواح))دة، وه))و م))اkW 3اإلمداد بقدرة موجات صغرية يزي))د مق))دارها عن

يبين أن النظام ي)وفر م))ا يكفي من طاق)ة لتش)غيل ع)دد من األجه))زة الكهربائي))ة النمطية في كل غرفة. وتعمل الموجات الصغرية المسافرة عبر الدليل الم))وجي

(.UPS) في هذا التطبيق كنظام لإلمداد المستمر بالطاقة[SHI 14] Shinohara, N., N. Niwa, K. Takagi, K. Hamamoto, S. Ujigawa, J.-P. Ao, and Y. Ohno,

“Microwave Building as an Application of Wireless Power Transfer”, Wireless Power Transfer, pp. 1-9, 2014.4.

[TAK 09] Takahashi, K., J.-P. Ao, Y. Ikawa, C.-Y. Hu, H. Kawai, N. Shinohara, N. Niwa, and Y. Ohno, “GaN Schottky Diodes for Microwave Power Rectification”, Japanese Journal of Applied Physics (JJAP), Vol. 48, No. 4, pp. 04C095-1 - 04C095-4, 2009.

اإلرسال الالســلكي للطاقــة إلى أهــداف متحركــة/طــائرة6.2(c1)معرف هوية التطبيق:

الوضع في كندا1.6.2 يعتبر اإلرسال الالسلكي للطاقة عبر ح))زم ال))ترددات الراديوي))ة مناس))با من أج))ل اإلرسال الالسلكي للطاقة إلى هدف متحرك/طائر. وقد أجرى فري))ق كن))دي ت))ابع

( بنجاح تجربة لطيران طائرة بدون وقود باس))تخدامCRC) لمركز بحوث االتصاالت ، أطل))ق عليه))ا اس))م منص))ة الترحي))ل الثابت))ة عالي))ة1987 ع))امMPT التكنولوجي))ا

]1.6.2(؛ )الش)كل SHARP) االرتف)اع ()SHA 88[ (]SCH [. وق)د تم إرس)ال إش)ارة88 إلى نموذج طائرة يبلغ إجماليkW 10 وبقدرة قيمتها GHz 2,45موجات صغرية بتردد

m 150، وقد قامت بالطيران على ارتفاع يزي))د عن m 4,5 وعرض جناحها m 2,9طولها فوق مستوى سطح األرض.

الوضع في اليابان2.6.2 تجارب لطيران طائرة بدون وقود بصفيف مط))اور1992نجحت في اليابان عام

( ]2.6.2 )الشكل MILAX لمشروعGHz 2,411 تعمل على التردد MPTمع التكنولوجيا MAT [. وكانت ه))ذه التجرب))ة هي األولى في الع))الم باس))تخدام تش))كيل الح))زم93

ال))تي أج))ريت خاللMPT بالصفيف المطاور. وكان الهدف من تجارب التكنولوجي))ا طبق))ة إقامة منص))ة ترحي))ل ثابت))ة عالي))ة االرتف))اع فيMILAX وSHARP المشروعين

االستراتوسفير.1.6.2 الشكل

1/8 الكندية ونموذج الطائرة بالمقياس SHARPتجربة طيران المنصة [SHA 88 ]1987في


2.6.2 الشكل التي تعرض نموذج الطائرةMILAXتجربة طائرة المشروع

1992والصفيف المطاور المستخدمين في اليابان في

وفي بواك))ير الق))رن الح))ادي والعش))رين، تم في الياب))ان اق))تراح وتط))وير إرس))ال]MAVالطاقة بالموجات الصغرية إلى مشروعي المركبة الجوية بالغ))ة الص))غر ) ()

MYS 12[ وطائرة المراقبة ]NAG 12[ ]NAG 11وكانا نظامين لنقل الطاقة بالموجات ] (. وكانت جامعة طوكيو3.6.2الصغرية موجهين إلى الطائرات الصغيرة )الشكل

. وق))د تمكنMAV هي التي اقترحت نقل الطاقة بالموجات الصغرية إلى المركب))ة ط))ائرةMAV إلى مركب))ة GHz 5,8الباحثون من إرسال قدرة موجات صغرية بالتردد

كإشارة للكشف عن األهداف. وقد تمGHz 2,45 تم منها إرسال إشارة دليلية بتردد هوائي)ات 5. واس)تخدم في البداي)ة MAVتركيب هوائي تق)ويم على ب)دن المركب))ة

.2 والمس))افة بين عناص))ره mm 330بوقية كصفيف مطاور. وك))ان قط))ر الص))فيف . W 4وكانت قدرة الموجات الصغرية الصادرة عن كل هوائي بوقي

من هوائي))ات8وبالنس))بة للنظ))ام األساس))ي، اعتم))د ص))فيف مط))اور باس))تخدام . وبلغت ق))درة الموج))ات1,36الش))رائح الص))غرية ك))انت المباع))دة بين عناص))ر

.W 8 الصغرية الصادرة عن كل هوائي شرائح صغرية3.6.2 الشكل

أول مفهوم لعملية إلرسال الطاقة بالموجات الصغرية لمركبة جوية[MYS 12بالغة الصغر ]


4.6.2 الشكل وصف لعملية نقل الطاقة بالموجات الصغرية إلى طائرة المراقبة

[NAG 12[ ]NAG 11لكوكب المريخ ]

وقد قدمت المقترح الخاص بنظام طائرة المراقب))ة بالموج))ات الص))غرية لك))وكب الياب))ان. وتتس))م المراقب))ة المريخ جامعة كيوت))و ومعه))د كيوس))يو للتكنولوجي))ا في

المس))تمرة على م))ديات واس))عة لس))طح ك))وكب الم))ريخ باألهمي))ة من أج))ل فهم الخ))واص الفيزيائي))ة للك))وكب؟ وي))راقب س))طح ك))وكب الم))ريخ بش))كل أساس))ي بواسطة عربة طوافة ال تستطيع التح)رك بس)رعة وال مراقب))ة المن)اطق ال)وعرة. من هنا، القت طائرة المراقبة الصغيرة االهتمام كبديل للعربة الطوافة. ولتحقيق

طيران مستقر في الجو المنخفض كثيرا للمريخ، يجب خفض وزن الطائرة. وتعبر عملية نقل الطاقة بالموجات الصغرية تكنولوجيا ممت))ازة يمكن اس))تخدامها لخفض االحتياج))ات من الوق))ود في الط))ائرة، ب))ل وربم))ا االس))تغناء عن))ه تمام))ا.

NAG وصف لطائرة مراقبة مستقبلية محتملة للمريخ ]4.6.2ويعرض في الشكل 12[ (]NAG تش))كيلة تجريبي))ة. وق))د اس))تخدم في5.6.2 الش))كل [. وتع))رض في11

يس))تعمل ه))وائي ص))فيفي مط))اور يت))ألف من "ماغنترون))اتMPT التجرب))ة نظ))ام عبارة عنPVPCM(" والتكنولوجيا PVPCMمتغيرة القدرة تخضع للتحكم في الطور )

(PCM) تكنولوجيا مشتقة من تكنولوجيا الماغنترون الذي يخضع للتحكم في الطور إرسال ق))درة موج))اتPVPCMوالتي طورت في جامعة كيوتو. ويمكن للماغنترون

ويمكنه التحكم في اتجاه الحزمة باستخدامdBm 61 ومقدار GHz 2,45صغرية بالتردد NAGالتحكم في الطور ] [. ويتتبع المرس))ل موق))ع الط))ائرة بك))اميرا باس))تعمال11

[.NAG 12تطبيق معالجة الصورة ]

لكوكب المريخطائرة المراقبة الصغريةحزمة الموجات نظام اإلرسال


5.6.2 الشكل ( رسم تخطيطي وصورة لصفيف أ )

مطاورقائم على الماغنترونات

)ب( التوزيع المنسق لهوائيات التقويم الستة على بدن الطائرة من

[NAG 12أجل التجارب األرضية ]

ويعد نقل الطاقة بالموجات الص))غرية إلى عرب))ة طواف))ة متحرك))ة تطبيق))ا محتمال ، تم في الياب))ان تط))وير2004. ومن))ذ ع))ام 6.6.2آخر كما هو م))بين في الش))كل

عملية لنقل الطاق))ة بالموج))ات الص))غرية باس))تخدام تكنولوجي))ا اله))وائي الم))دمج]AIAالنش))ط ) ()SHI تط))وير مرس))ل (1[. وتمثلت أه))داف ه))ذا المش))روع في )07

للطاق))ة بالموج))ات الص))غرية ذي نس))بة بالغ))ة الص))غر للق))درة إلى ال))وزن وذل))ك تحس))ين إدارة الق))درة (2(، و)g/W 50 )مع هدف أقل من AIA باستخدام التكنولوجيا

بالنسبة لطاقة الموجات الصغرية المقومة عند الهوائي والمستقبل ومقوم طاقة تجارب أساس))ية (3الموجات الصغرية، خاصة التغييرات في الحمل الموصول، و)

mW 1 وموجات اتصاالت السلكية بق))درةW 100للتعايش بين موجات صغرية بقدرة . وفيم))ا يتعل))ق بالمس))تهدف من المش))روع، تم اختي))ار نق))ل الطاق))ة بالموج))ات0

الصغرية إلى عربة طوافة متحرك))ة. وتك))ون النظ))ام الف))رعي إلرس))ال الموج))ات عنص)))را ذي ص)))فيف من هوائي)))ات الش)))رائح 32 من AIA الص)))غرية من ه)))وائي

من ثالثGaA الصغرية المستطيلة خطية االستقطاب ومكبر خ))رج ع))الي الق))درة على قاع))دة منحني))ة معزول))ة كهربائي))ا من أج))ل منطق))ة تبري))دW 4مراحل بقدرة

. وال يس))تعمل النظ))امGHz 5,8 على ال))تردد W 120ممت))دة تبل))غ ق))درتها اإلجمالي))ة ص)))ورة فوتوغرافي)))ة لتجرب)))ة7.6.2مزحزح)))ا للط)))ور. وتع)))رض في الش)))كل

في غرف))ة عازل))ة. وتح))ركت العرب))ة الطواف))ة بواس))طة طاق))ةMPT للتكنولوجي))ا فقط.MPTالموجات الصغرية المزودة من النظام

الياب))ان عرض))ا توض))يحيا لط))ائرة ب))دون وقدم فريق تابع لجامعة ريتسوميكان في]8.6.2 )الش))كل 2015 طيار أثناء التحليق في عام ()NIS 15واس))تخدم الفري))ق .]

تقريبا لتزويد الطائرة ب))دونW 30 وقدرة موجات راديوية تبلغ MHz 430نطاق التردد واحتاجت إلى قدرة تي))ارg 25طيار بالطاقة. وكان وزن نموذج الطائرة بدون طيار

للطيران. وحالي))ا، يمكن للط))ائرة ب))دون طي))ار الط))يران ف))وقW 2مستمر قيمتها تقريبا. وال يزال النظام قيد التمحيص.cm 10هوائي إرسال على مسافة

WPT، فرنس))ا، بتط))وير نظ))ام ISAEوبدأ فريق أمريكي في جامعة كولورادو ومركز [.Dun 15( ]9.6.2 )الشكل 2015 ( فيUAVمن أجل مركبة طائرة غير مأهولة )


6.6.2 الشكل نظام تجريبي لنقل الطاقة بالموجات الصغرية من أجل عربة

[SHI 07طوافة متحركة ]

7.6.2 الشكل صورة فوتوغرافية لتجربة نقل الطاقة بالموجات الصغرية إلى

[SHI 07مركبة طوافة ]


8.6.2 الشكل نظام تجريبي إلرسال الطاقة السلكيا إلى طائرة بدون طيار محلقة

[NIS 15]، اليابان(2016وعرضها التوضيحي في اليابان )مارس

9.6.2 الشكل بالغة الصغرUAVنظام تجريبي إلرسال الطاقة السلكيا إلى مركبة

[DUN 15] Dunbar, S., F. Wenzl, C. Hack, R. Hafeza, H. Esfeer, F. Defay, S. Prothin, D. Bajon, and Z. Popovic, “Wireless Far-Field Charging of a Micro-UAV”, Proc. of IEEE Wireless Power Transfer Conference (WPTc), T1.2, May 2015.

[NAG 11] Nagahama, A., T. Mitani, N. Shinohara, N. Tsuji, K. Fukuda, Y. Kanari, and K. Yonemoto, “Study on a Microwave Power Transmitting System for Mars Observation Airplane”, Proc. of 2011 IEEE MTT-S International Microwave Workshop Series on Innovative Wireless Power Transmission: Technologies, Systems, and Applications (IMWS-IWPT2011), pp. 63-66, 2011.

[NAG 12] Nagahama, A., T. Mitani, N. Shinohara, K. Fukuda, K. Hiraoka, and K. Yonemoto, “Auto Tracking and Power Control Experiments of a Magnetron-based Phased Array Power


Transmitting System for a Mars Observation Airplane”, Proc. of 2012 IEEE MTT-S International Microwave Workshop Series on Innovative Wireless Power Transmission: Technologies, Systems, and Applications (IMWS-IWPT2012), pp. 29-32, 2012.

[NIS 15] Nishikawa, H., Y. Kiani, T. Furukoshi, H. Yamaguchi, A. Tanaka, and T. Douseki, “UHF Power Transmission System for Multiple Small Self-rotating Targets and Verification with Batteryless Quadcopter having Rotors with Embedded Rectenna”, Proc. of IEEE Wireless Power Transfer Conference (WPTc), T1.1, May 2015.

[MYS 12] Miyashiro, K., F. Inoue, K. Maki, K. Tanaka, S. Sasaki, and K. Komurasaki, “Sequentially Rotated Array Antenna for Wireless Power Transmission to an MAV (in Japanese)“, IEICE Tech. Report, WPT2012-30, pp. 59-61, 2012.

[SHI 07] Shinohara, N., K. Nagano, T. Ishii, S. Kawasaki, T. Fujiwara, S. Nakayama, Y. Takahashi, S. Sasaki, K. Tanaka, Y. Hisada, Y. Fujino, S. Mihara, T. Anzai, and Y. Kobayashi, “Experiment of Microwave Power Transmission to the Moving Rover”, Proc. of Int. Sympo. on Antennas and Propagation (ISAP2007), 3B1-1, 2007.

اإلرسال الالسلكي للطاقة من نقطة إلى نقطــة )معــرف7.2(c2هوية التطبيق:

من السهل تصور اإلرسال الالسلكي للطاقة من نقطة إلى نقطة ع))بر الموج))ات الراديوي))ة لمس))افة تزي))د عن الكيلوم))تر ب))دال من نق))ل الطاق))ة س))لكيا )الش))كل

(. ففي ستينيات القرن الماضي، ثم التوقع بشكل كب))ير تحقي))ق تكنولوجي))ا1.7.2 اإلرسال الالسلكي للطاقة من نقطة إلى نقطة ال))تي تعم))ل في م))دى الكيلوم))تر عبر الموجات الصغرية وذلك بالنسبة لتطبيقات اإلرسال الالسلكي للطاق))ة. وق))د

]2.7.2 )الش))كل 1975 في JPL في MPTأجرى براون وديكينسون تج))ارب ()BRO [. بيد أن أبعاد هوائي اإلرسال واالستقبال تحددت نظريا وكانت كبيرة ج))دا كي84

تحقق التطبيق التجاري إلرسال الطاقة بالموجات الصغرية من نقط))ة إلى نقط))ة من نقط))ةMPTبتكلفة معقولة كبديل لنقل الطاقة السلكيا. وقد روجعت األنظمة

(3.7.2 إلى نقطة وأجريت تجارب أخرى في تسعينيات القرن الماض))ي )الش))كل[CEL 97[ (]SHI [. وطور في التجارب صفيف هوائي تق))ويم. وفي ظ))ل ظ))روف98

معينة، مثل تزويد قمم الجب))ال المنعزل))ة أو الج))زر المنعزل))ة بالطاق))ة الكهربائي))ة حيث تكون تكلفة مورد سليكي للطاقة باهظة جدا، و/أو عندما تكون االحتياج))ات

من نقط))ة إلى نقط))ة م))يزةMPTمن الطاقة الكهربائي))ة متقطع))ة، يك))ون للنظ))ام واضحة مقابل نقل الطاقة سلكيا.

1.7.2 الشكلصورة لإلرسال الالسلكي للطاقة من نقطة إلى نقطة


2.7.2 الشكل تجربة إلرسال الطاقة بالموجات الصغرية من نقطة إلى نقطة على

ميل بهوائي مكافئ 1مسافة كمرسل وصفيف هوائي تقويمGHz 2,388-kW450وكليسترون

3,4 × 7,2 mكمستقبل

3.7.2 الشكل تجربة إلرسال الطاقة بالموجات الصغرية من نقطة إلى نقطة على

m 50مسافة (1995اليابان ) فيGHz 2,45-kW 3باستخدام ماغنترون

الوضع في اليابان1.7.2 لمس)افاتWPT، أج)ريت في الياب)ان تجربت)ان إلرس)ال الطاق)ة 2015في فبراير

وموج))ات ص))غرية بق))درةGHz 5,8 ب))تردد m 55 طويلة. كانت التجربة األولى لمسافةkW 1,8 (. وتم إرس))ال الموج))ات الص))غرية من ص))فيف مط))اور4.7.2 )الش))كل

بت))ات.5 من MMIC ومزحزح))ات ط))ور GaN MMIC م))زود بمك))براتcm 2,5 بس))مك وال))ترددW 7 تقريب))ا عن))د الق))درة 70 عالية القدرة %GaNوبلغت كفاءة المكبرات

GHz 25,8وقد قامت مؤسسة . Mitsubishi Electric Corpبتطوير الصفيف المطاور الرقيق IHI بينما قامت مؤسس))ةGaN والمكبرات Aeroscpaceبتط))وير ه))وائي التق))ويم. وق))د

اعتمدت في هذه التجربة طريقة الكش))ف األم))امي االتج))اهي لأله))داف والمتج))ه ( للكش))ف عن موق))ع ه))وائي التق))ويم والتحكم فيREVالكهرمغنطيس))ي ال))دوار )

تطويرMitsubishi Electric Corp ومؤسسة JAXA حزمة الموجات الصغرية. وتولت وكالة نظ))ام الكش))ف عن األه))داف وتش))كيل الح))زم. وك))انت التجرب))ة الثاني))ة إلرس))ال

من ص))فيفkW 10 وقدرة GHz 2,45 بتردد m 500 لمسافة طويلة لمسافة WPT الطاقةMitsubishiمط))اور بالم))اغنترون طورت))ه مؤسس))ة Heavy Industries(.5.7.2 )الش))كل


( ب))دعم من وزارةJSS) وأجرت التجرب))تين المؤسس))ة الياباني))ة لألنظم))ة الفض))ائية (. وك))انت هات)ان التجربت))ان المي))دانيتان نت))اجMETI) االقتص))اد والتج))ارة والص))ناعة

مشروع للبحث والتطوير استغرق ست سنوات من أج))ل تط))وير س))اتل بالطاق))ة وم))ا2017 ح))تى METI الشمس))ية ويس))تمر ه))ذا المش))روع ال))ذي ت))ديره ال))وزارة

بعدها.4.7.2 الشكل

بصفيفm 55 من نقطة إلى نقطة لمسافة MPTتجربة للتكنولوجيا kW 1,8 وقدرة GHz 5,8مطاور بتردد

METI ووزارة JSS في اليابان قامت بها مؤسسة GaN MMICومكبرات (2015) cm 2,5صفيف مطاور بسمك GaN MMIC مكبرات kW 1,8 والقدرةGHz 5,8التردد

القدرة كثافةW/m2 350~هوائي التقويم عند مركزW/m2 10~

هوائي صفيفالتقويم

االستقباقسم

بالموجات المطاور الصفيفاإلرسال قسم

الصغرية الموجات حزمة

WPT الطاقة اختبار أرضي إلرسال


5.7.2 الشكل بصفيفm 500 من نقطة إلى نقطة لمسافة MPTتجربة للتكنولوجيا

GHz 2,45مطاور ماغنترون بترد (2015 في اليابان )METI ووزارة JSS قامت بها مؤسسة kW 10وقدرة

على الم))دى المخط))ط. ففي الياب))ان،MPT وتعتمد أبعاد الهوائيات وتكلفة النظ))ام NTT من نقط))ة إلى نقط))ة قص))ير الم))دى من ج))انب مؤسس))ة MPT اق))ترح نظ))ام

من أج))ل النف))اذ الالس))لكيMPT وجامع))ة كيوت))و أطل))ق علي))ه اس))م نق))ل الطاق))ةHAT صورة للنظ))ام المق))ترح ]6.7.2 (. ويعرض الشكلFWA) الثابت [. ويتص))ل12

أو كبل من كبالت األلي))افFWA الجهاز الموجود خارج المبنى باإلنترنت عبر النفاذ البصرية. ويقوم الجهاز الموجود بالداخل بإرسال الطاقة للجهاز الموجود بالخارج عبر الموجات الصغرية. ويمكن للجه))از الموج))ود بالخ))ارج العم))ل ب))دون بطاري))ة. ويفضل بالنسبة للنظام أن تقوم نفس الموجة الحاملة للموجات الصغرية بحم))ل المعلومات والطاقة معا وذلك لتقليل حجم النظام. وتم في البداي))ة اختب))ار ت))ردد

، كما ه))و م))بينF بمرشاح خرج من الصنفMMIC مع تطوير هوائيGHz 24يساوي [.HAT 13 ]18.5.4 في الشكل

االستقباقسم ل

هوائي صفيفالتقويم


6.7.2 الشكل[HAT 12 مدار بالموجات الصغرية ]FWAمفهوم نظام للنفاذ

نظام السلكي للش))حن من أج))لMHI طورت جامعة كيوتو ومجموعة2015 وفي )الش))كلW 100 وموج))ات ص))غرية ق))درتها GHz 2,45 عرب))ة ص))غيرة كهربائي))ة ب))تردد

من نقط))ة إلى نقط))ةWPT(. وك))انت ه))ذه العملي))ة واح))دة من التطبيق))ات 7.7.2 لالس))تعماالتWPT تمت دراس))ة تط))وير نظ))ام2016 لمس))افات قص))يرة. وفياليومية في جامعة كيوتو.

7.7.2 الشكلنظام السلكي لشحن عربة صغيرة كهربائية

[BRO 84] Brown, W.C., “The History of Power Transmission by Radio Waves”, IEEE Trans. MTT, Vol. 32, No. 9, pp. 1230-1242, 1984.

[SHI 98] Shinohara N. and H. Matsumoto, “Dependence of dc Output of a Rectenna Array on the Method of Interconnection of Its Array Element”, Electrical Engineering in Japan, Vol. 125, No. 1, pp. 9-17, 1998.

[CEL 97] Celeste, A., J-D. L.S. Luk, J.P. Chabriat, and G. Pignolet, “The Grand-Bassin Case Study: Technical Aspects”, Proc. of SPS’97, pp. 255-258, 1997.


[HAT 12] Hatano, K., N. Shinohara, T. Mitani, T. Seki, and M. Kawashima, “Development of Improved 24GHz-Band Class-F Load Rectennas”, Proc. of 2012 IEEE MTT-S International Microwave Workshop Series on Innovative Wireless Power Transmission: Technologies, Systems, and Applications (IMWS-IWPT2012), pp. 163-166, 2012.

[HAT 13] Hatano, K., N. Shinohara, T. Seki, and M. Kawashima, “Development of MMIC Rectenna at 24 GHz”, Proc. of 2013 IEEE Radio & Wireless Symposium (RWS), pp. 199-201, 2013.

الشــحن الالســلكي للمركبــات الكهربائيــة )معــرف هويــة8.2(c3التطبيق:

عالي))ة الكف))اءة وليس فق))ط ع))بر أدل)ة الموج))ةMPT يمكن اس)تخدام التكنولوجي))ا 1.8.2 المغلقة ولكن لمسافات قصيرة أيضا لهوائيات أصغر. وتعرض في الشكل

ص)))ورة فوتوغرافي)))ة لعملي)))ة ش)))حن الس)))لكي لمركب)))ة كهربائي)))ة باس)))تخدام للش)حن الالس)لكي لك)ل منMPT ويس)هل اس)تخدام التكنولوجي))اMPT التكنولوجيا

المركب))ات الكهربائي))ة المتوقف))ة أو أثن))اء الحرك))ة لع))دم االق))تران بين هوائي))ات اإلرسال واالستقبال. وال تتغير معاوقة الهوائيات بتغير موق))ع المركب))ة الكهربائي))ة

أيض))ا. وتحس))م تمام))ا مش))كالت الس))المةMPT وال تتغ))ير كف))اءة التكنولوجي))ا س))واء فيMPT والتداخالت الصادرة عن الموجات الص))غرية بالنس))بة للتكنولوجي))ا

يوجد أي انتشار تقريبا لموجات دليل موجي مغلق أو عبر مسافات قصيرة ألنه ال أنظمة نقل الطاقة لمسافات قصيرة، يمكن أيضا زيادة صغرية غير متوقعة. وفي

ألن اإلرس))ال ال يتفاع))ل م))ع البش))ر أوkW مق))دار الق))درة الالس))لكية إلى الم))دىالكائنات الحية األخرى بين هوائيات اإلرسال واالستقبال.

1.8.2 الشكل صور الشحن الالسلكي للمركبات الكهربائية ) أ ( المتوقفة و)ب(

المتحركة

)ب(( أ )الوضع في اليابان1.8.2

]2.8.2 من أجل المركبات الكهربائي))ة )الش))كل MPT تم اقتراح وتنفيذ نظام ()SHI أبح))اث مش))تركة بين ش))ركة2008 إلى 2003[. وقد أج))ريت في الف))ترة من 04

بين الطريق وبدن مركبة كهربائي))ةMPTسيارات وجامعة في اليابان لتطوير نظام -SHI 11[ ]SHI 11( ]3.8.2 )الشكلGHz 2,45باستخدام تردد موجات صغرية مقداره

[. وقد استخدمت ماغنترونات وهوائيات ش))قية لخفض تك))اليف النظ))ام. وك))انت2 1 تقريبا، وهي مس))افة تس))اوي cm 12,5المسافة بين هوائي اإلرسال واالستقبال

. ويمكن ش)))حن البطاري)))ة الموج)))ودة على متن المركب)))ةGHz 2,45على ال)))تردد الكهربائي)ة بص)ورة فعلي)ة باس)تخدام إرس)االت الموج)ات الص)غرية ذات الكف)اءة

76,0 على األقل وبكفاءة تجريبية للح))زم تبل))غ %83,7النظرية للحزم البالغة %SHIعلى أقل تقدير ] يكفي لتحقي))ق إرس))ال [. وتعد ه))ذه الكف))اءة عالي))ة بم))ا11-2

الطاقة الالسلكية باستخدام الموجات الصغرية. وبالنسبة لهذا التطبيق، اس))تخدم

المركبة الكهربائية


GaNثن))ائي Schottkyجدي))د لزي))ادة الق))درة المقوم))ة ولخفض زمن ش))حن المركب))ة الكهربائية.SHI موس))ع لتش))غيل مركب))ة كهربائي))ة ]MPT ، ط))ور نم))وذج2000وفي ع))ام 04.]

ولخفض ه))در الطاق))ة، تم اكتش))اف موق))ع نم))وذج المركب))ة الكهربائي))ة بواس))طةأجهزة استشعار للموقع ولم ترسل طاقة الموجات الصغرية إال إلى هذا الموقع.

2.8.2 الشكل نظام شجن المركبات الكهربائية على الطريق السلكيا بالموجات

[SHI 04الصغرية لمسافات قصيرة ]

3.8.2 الشكل تجربة لجامعة كيوتو للشحن الالسلكي بالموجات الصغرية، ) أ (

النظام، و)ب( هوائي إرسال الموجات الصغرية على الطريق، و)ج( صفيف هوائي التقويم على بدن المركبة

[SHI 11-2الكهربائية ]

)ج()ب(( أ ) ، أطلقت ش)))ركة ياباني)))ة مش)))روعا للبحث2008 إلى 2006وفي الف)))ترة من

من أج))ل المركب))ات الكهربائي))ة م))ع ثالث ش))ركاتMPT والتط))وير للتكنولوجي))اSHIس))يارات ياباني))ة ] فولطي))ة (1[. وللح))د من ه))در الطاق))ة، تم اس))تخدام )13-2

الت للموج)))اتGHz 2,45 مباش)))رة لتش)))غيل الماغنترون)))ات kV 6,6بمق)))دار كمرس))) جدار حاجب تمر الموجات الص))غرية حول))ه بين هوائي))ات اإلرس))ال (2الصغرية و)

( نظ))ام إلع))ادة ت))دوير الح))رارة. وك))انت الكف))اءة اإلجمالي))ة،3والمس))تقبالت، و) علىkW 1 تقريبا م))ع ق)درة خ)رج تس))اوي38ذلك إعادة تدوير الحرارة % في بما

التقويم هوائي

بمكثف من كهربائية بطارية


النموذج التجري))بي األولي ال))ذي أطل))ق4.8.2 وتعرض في الشكل cm 12,5مسافة .2009في ، ب))دأ ف))رع ياب))اني لش))ركة س))يارات س))ويدية وش))ركة ياباني))ة تط))وير2012 وفي جديد من أجل ش))احنة كهربائي))ة. وق))د أف))رز النظ))ام الس))ابق مش))كالتMPT نظام

اقتران متبادل بين هوائيات اإلرسال واالستقبال نظرا للقصر الشديد لمسافة نقل الجديد من التشكيلة من الطريق إلى الب))دنMPT ؛ لذا تم تغيير النظامMPT الطاقة

]5.8.2إلى التش))كيلة من القم))ة إلى الس))قف )الش))كل ()SHI 13-1[ (]SHI 13-3.] للمسافات الطويلة. وك))انتWPT بوصفها تكنولوجياMPT لالستفادة من التكنولوجيا

m 6-2المس)افة بين ه)وائي اإلرس)ال واالس)تقبال ف)وق س)طح المركب)ة الكهربائي)ة وذلك طبقا لنوع المركبة المستخدمة. وللحفاظ على كف))اءة عالي))ة على المس))افة المتغيرة، اقترح نظام صفيف مطاور يمكنه تكوين حزم))ة مس))طحة على هوائي))ات

االستقبال. 84 بكف)اءة kW 10%، أطلق صفيف ه)وائي تق)ويم 2012وفي السادس من يوليو

( ]6.8.2 متوسط المسافة )الشكل WPT من أجل نظامGHz 2,45يعمل على تردد FUR 13 وتج))اوزت كثاف))ة ق))درة الموج))ات الص))غرية المس))تقبلة .]kW/m2 3,2على

تقريبا من المرسل.m 4مسافة 4.8.2 الشكل

Mitsubishi Heavyتجربة للشحن الالسلكي بالموجات الصغرية لفريق Insustries 2009 في[ SHI 13-2]


8.5.2 الشكلنظام مقترح للشحن الالسلكي متوسط المسافة لمركبة كهربائية

[SHI 13-1 لحزمة الموجات الصغرية ]FDTDومحاكاة

6.8.2 الشكل GHz 2,45 يعمل على الترددkW 10 صورة فوتوغرافية لهوائي تقويم

[FUR 13] من أجل الشحن الالسلكي للمركبات الكهربائية

[FUR 13] Furukawa, M., T. Minegishi, T. Ogawa, Y. Sato, P. Wang, H. Tonomura, M. Teramoto, and N. Shinohara, “Wireless Power Transmission to 10kW Output 2.4 GHz-band Rectenna Array for Electric Trucks Application (in Japanese)”, IEICE Tech. Report, WPT2012-47, pp. 36-39, 2013.

[SHI 04] Shinohara, N. and H. Matsumoto, “Wireless Charging System by Microwave Power Transmission for Electric Motor Vehicles (in Japanese)”, IEICE Trans. C, Vol.J87-C, No. 5, pp. 433-443, 2004.

اإلرسال هوائياالرتفاع

االستقبال هوائي


[SHI 11] Shinohara, N., “Beam Efficiency of Wireless Power Transmission via Radio Waves from Short Range to Long Range“, Journal of the Korean Institute of Electromagnetic Engineering and Science, Vol. 10, No. 4, pp. 224-230, 2011.

[SHI 11-2] Shinohara, N., “Wireless Charging System of Electric Vehicle with GaN Schottky Diodes”, Proc. of Int. Microwave Sympo. (IMS) Workshops, WFA “Wireless Power Transmission”, 2011.

[SHI 13] Shinohara, N. and Yuta Kubo, “Suppression of Unexpected Radiation from Microwave Power Transmission System toward Electric Vehicle”, Proc. of 2013 Asia-Pacific Radio Science Conference (AP-RASC), E3-4 (No. 290450), 2013.

[SHI 13-2] Shinohara, N., “Wireless Power Transmission Progress for Electric Vehicle in Japan”, Proc. of 2013 IEEE Radio & Wireless Symposium (RWS), pp. 109-111, 2013.

[SHI 13-3] Shinohara, N., Y. Kubo, and H. Tonomura, “Mid-Distance Wireless Power Transmission for Electric Truck via Microwaves”, Proc. of 2013 International Symposium on Electromagnetic Theory (EMT-S2013), pp. 841-843, 2013.

(c4ساتل الطاقة الشمسية )معرف هوية التطبيق: 9.2 ( التطبيق األكبر لإلرسال الالسلكي للطاقة ع))برSPS) يعد ساتل الطاقة الشمسية كس))اتل ض))خم بالطاق))ةSPS [. ويص))مم الس))اتلSPS 07] ح))زم ال))ترددات الراديوي))ة

ف))وقkm 36 000الم))دار المس))تقر بالنس))بة إلى األرض، على ارتف))اع الشمسية في (، حيث ال يوجد غط))اء غي))وم وال ف)ترات ظالم ليلي))ة1.9.2 سطح األرض )الشكل

إلى األرض ع))بر الموج))اتSPSطوال العام. وترسل الطاقة المولدة في الس))اتل الصغرية. ونظرا للحجم الكبير للهوائي، المحسوب نظري)ا، الالزم لتحقي))ق كف))اءة

، يل))زم توف))يرSPS عالية للحزمة تجاه هدف على مسافة بعيدة ج))دا مث))ل الس))اتل وه))و أم))ر ليسSPS من أجل الساتلGHz 5,8 تقريبا على التردد km 2هوائيات بأبعاد

مس))تحيال وال تمتص طاق))ة الموج))ات الص))غرية في اله))واء والس))حب واألمط))ار، وبالتالي، يمكن الحصول على مصدر طاقة تقريبا مستقر وخال من ث))اني أكس))يد

يساويMPT باستخدام التكنولوجياSPSالكربون من الطاقة الشمسية من الساتل عشرة أضعاف الطاقة الشمسية المتحصل عليها من مص))ادر الطاق))ة الشمس))ية

األرضية. ، يجب اس))تخدام ص))فيف ض))خم مط))اور ذيSPS الخاص بالساتل MPT وفي النظام

كفاءة عالية. ويعد الصفيف المطاور ضروريا لتوجيه حزمة القدرة نحو ه))دف ذي درج))ة،0,0005 هوائي تقويم صغير على األرض ض))من ه))امش تس))امح مق))داره

وتموج))ه. وألس))بابSPS ب))الرغم من التح))رك ال))دائم له))وائي إرس))ال الس))اتلاقتصادية، يجب توليد حزمة الطاقة وإرسالها بدون خسائر كبيرة.


1.9.2 الشكلصورة لساتل الطاقة الشمسية

[SPS 07] Report of the URSI Inter-Commission Working Group on SPS, URSI, 2007, available at URL: http://www.ursi.org/files/WhitePapers/WPSPS-ReportMin.pdf

التكنولوجيــات المســتخدمة في تطبيقــات اإلرســال3الالسلكي للطاقة

ع))بر ح))زم ال))ترددات الراديوي))ة، تس))تخدم الهوائي))ات إلرس))الWPT في أي نظ))ام يوج))د اق))تران كهرمغنطيس))ي بين هوائي))ات الموج))ات الراديوي))ة واس))تقبالها. وال

اإلرسال واالستقبال. لذا، ال يعتم))د ع))دد المرس))الت والمس))تقبالت على معلم))ات ع))برWPTدارات المرسالت والمستقبالت. وتقوم النظري))ة الرئيس))ية للتكنولوجي))ا

حزم الترددات الراديوية على معادلة إرسال فريس. وال تحتاج الموجات الراديويةالتي ترسل الطاقة الالسلكية إلى التشكيل مثل أنظمة االتصاالت الراديوية.

غبر حزم الترددات الراديوي))ة(WPTوتصنف تكنولوجيا اإلرسال الالسلكي للطاقة )(:1.3 والجدول 1.3كالتالي )الشكل

حزمة واسعة نحو مستعملين متعددين على مدى قصير( أ اإلرسال الالسلكي للطاقة في منطقة مغلقةب(حزمة صفيفة نحو مستعمل وحيد على مدى قصير/طويلج(

(SPS)ساتل طاقة شمسية في مدار مستقر بالنسبة إلى األرض )على

فوق سطح األرض(km 36 000ارتفاع ترسل الطاقة الكهربائية المتولدة في الســاتل

SPS عـــــبر الموجـــــات الصـــــغرية إلى األرض SPSصمم الساتل وتستعمل على األرض

في السبعينات)النظام المرجعي(

نقل السلكي للنطاقة عبر ،GHz 10-1الموجات الصغرية )

GHz وGHz 2,45على الترددين على وجه الخصوص(5,8

مصدر الطاقة للحمل األساسي

باستخدام التكنولوجيا المتقدمة

[SPS]خصائص الساتل

مفهوم سواتلالطاقة الشمسية


1.3 الشكلاإلرسال الالسلكي للطاقة عبر تكنولوجيات حزم الترددات الراديوية

حزمة واسعة نحو مستعملين( أ )متعددين على مدى قصير

اإلرسال الالسلكي للطاقة في)ب( منطقة مغلقة

حزمة صفيفة نحو مستعمل وحيد على مدى قصير/طويل)ج(

1.3 الجدولتصنيف تطبيقات اإلرسال الالسلكي للطاقة

معر ف

الهوية

التطبيق

( حزمة أ واسعة نحو مستعملين متعددين على مدى

قصير

ب( اإلرسال الالسلكي للطاقة

منطقة فيمغلقة

ج( حزمة صفيفة نحو مستعمل وحيد على

مدىقصير/طوي

لa1ش))))بكات أجه))))زة االستش))))عار ○المزودة بالطاقة السلكياa2شاحن السلكي لألجهزة المتنقلة○b1 ○صفائح نقل الطاقة السلكياb2 نقل طاق))ة الموج))ات الص))غرية(

MPT)في أنابيب ○b3مباني الموجات الصغرية○c1اإلرسال الالسلكي للطاقة إلى ○

)النطاق العريض(الطاقة المرسلة


أهداف متحركة/طائرةc2اإلرس))ال الالس))لكي للطاق))ة من

○نقطة إلى نقطةc3الش)))حن الالس)))لكي للمركب)))ات

○الكهربائيةc4ساتل الطاقة الشمسية○

وفي عملية اإلرسال الالس))لكي للطاق))ة ع))بر حزم))ة ض))يقة واإلرس))ال الالس))لكي للطاقة في منطقة مغلقة، يمكن إزالة اإلشعاعات غير المتوقع))ة ع))بر تكنولوجي))ا الهوائيات. وهوائيات الص))فيف المط))اور ال))تي يمكنه))ا التحكم في اتج))اه الحزم))ة وتشكيلها بهوائيات مجمعة تخضع للتحكم في الطور واالتساع، تستعمل في بعض األوقات في اإلرسال الالسلكي للطاقة عبر حزمة ض))يقة. وق))د ط))ورت هوائي))ات الصفيف المطاور ألغراض اإلرسال الالسلكي للطاقة وقد أجريت تجارب ميدانية

[.SHI 13] لعملية اإلرسال الالسلكي للطاقة والموجات الراديوية في ح))د ذاته))ا عب))ارة عن طاق))ة كهربائي))ة. ويتثم))ل االختالف

ال))تردد. وتس))تخدم الموج))ات الوحي))د بين الموج))ات الراديوي))ة والكهرب))اء في في اإلرس))ال الالس))لكي للطاق))ة ع))بر ح))زمGHz-MHzالراديوي))ة في النطاق))ات

ال)))ترددات الراديوي)))ة، وفي االتص)))االت الالس)))لكية وفي االستش)))عار عن بع)))د. )ال))تردد الخ))اص بالطاق))ة التجاري))ة(Hz 60/50وتستخدم التيار المس))تمر أو الطاق))ة

اإلرس))ال الالس))لكي للطاق))ة يتمث))ل ككهرباء. لذا فإن األمر الوحيد المطلوب في /الطاق))ة التجاري))ة،DC في تحويل الترددات من التردد الراديوية إلى تردد الطاق))ة

يما يشمل ليس فقط اإلرسال الالسلكي للطاقة ع))بر ح))زم ال))ترددات الراديوي))ة، بل اإلرسال الالسلكي للطاقة حثيا واإلرسال الالس))لكي للطاق))ة ب))اقتران ال))رنين أيضا. وتستعمل هوائي التقويم وهو هوائي مزود بدارة تقويم باستخدام الثنائيات،

عملي))ة اإلرس)ال الالس)لكي للطاق))ة ع))بر ح))زم ال))ترددات كمس))تقبل ومق))وم في90% لهوائي متط))ورRF-DC(. وتبلغ كفاءة التحويل 2.3الراديوية )الشكل تقريب))ا

GHz 2,45عند ت))ردد [FUR 13] [BRO GHz 5,8 عن))د ال))تردد 80، و%[80 [MCS . ويمكن[97 جميع عمليات اإلرسال الالسلكي للطاقة ع))بر ح))زم استخدام هوائي التقويم في

X [EPP 00] والنطاقUHF [SAM 09] الترددات الراديوية، على سبيل الثمال في النطاق.W [WEI 14] والنطاقK [TAK 13] والنطاق

2.3 الشكلRectennaهوائي التقويم،

[BRO 80] Brown, W.C., “The History of the Development of the Rectenna, Proc. of SPS microwave systems workshop, pp. 271-280, Jan. 15-18, 1980, at JSC-NASA.

[EPP 00] Epp, L.W., A.R. Khan, H.K. Smith, and R.P. Smith, “A compact dual polarized 8.51GHz-rectenna for high-voltage (50 V) actuator applications”, IEEE Trans. MTT, Vol. 48, No. 1, pp. 111-119, 2000.

تيارمستمر

إلى


[FUR 13] Furukawa, M., T. Minegishi, T. Ogawa, Y. Sato, P. Wang, H. Tonomura, M. Teramoto, and N. Shinohara, “Wireless Power Transmission to 10kW Output 2.4 GHz-band Rectenna Array for Electric Trucks Application (in Japanese)”, IEICE Technical Report, WPT2012-7, pp. 36-39, 2013.

[MCS 97] McSpadden, J.O., L. Fun, and K. Chang, “A High Conversion Efficiency 5.8 GHz Rectenna”, IEEE MTT-S Digest, pp. 547-550,1997.

[SAM 09] Sample, A.P. and J.R. Smith, “Experimental Results with two Wireless Power Transfer Systems”, Proc. of 2009 IEEE Radio & Wireless Symposium (RWS), MO2A-5, pp. 16-18, 2009.

[SHI 13] Shinohara, N., “Beam Control Technologies with a High-Efficiency Phased Array for Microwave Power Transmission in Japan”, Proceeding of IEEE, vol. 101, Issue 6, pp. 1448-1463, 2013.

[TAK 13] Takacs, A., H. Aubert, L. Despoisse, and S. Fredon, “K-band Energy Harvesting for Satellite Application”, Proc. of Int. Microwave Sympo. (IMS), WE3G-1, 2013.

[WEI 14] Weissman, N., S. Jameson and E. Socher, “W-Band CMOS On-Chip Energy Harvester and Rectenna”, Proc. of Int. Microwave Sympo. 2014, TH2C-5, 2014.

المنظمات المتوقع مساهمتها في تقــييس تكنولوجيــا4اإلرسال الالسلكي للطاقة

للموجات الراديوية، يتوق))عWPT بالرغم من عدم وجود منظمة تقييس للتكنولوجياأن تساهم بعض المنظمات العاملة على تشجيع هذه التكنولوجيا في تقييسها.

أوروبا1.4اإلرسال الالســلكي للطاقــة من أجــل أجهــزة إلكترونيــة مســتدامة )

WiPE[ )W13][W13] http://www.cost-ic1301.org/

إط))ارا حكومي))ا دولي))ا للتع))اون األوروبي في مج))ال األبح))اثCOSTظ))ل التع))اون في تعزي))زCOST. ويتمث))ل ه))دف التع))اون 1971العلمية والتقنية منذ إنش))ائه في

تنافسية األبحاث العلمية والتقنية في أوروبا لألغراض السلمية. وأنظمتها واس))تراتيجياتهاWPT إلى معالجة دارات التكنولوجيا COSTوتهدف أعمال

الفعالة المصممة خصيصا من أجل األنظمة التي تعمل ب))دون بطاري))ات. وأجه))زة واالتصاالتRFIDاالستشعار بدون بطاريات والتعرف المنفعل بالموجات الراديوية

وأنظم))ةWPT ( ترتبط بشدة بمفاهيم االس))تفادة من التكنولوجي))اNFC) القريب في جني الطاقة من أجل التشغيل عن بعد لألجهزة المتنقلة أو شحن البطاري))ات عن

( وتعزيزه.IoT) بعد، مما يسهم في تطوير نمو إنترنت األشياء إلى جمع مص))ممي دارات وأنظم))ة ال))تردداتCOSTفي هذا السياق ترمي أعمال

توف))ير حل))ول مع))ززة لل))دارات (1الراديوية ذوي الخلفيات المختلف))ة من أج))ل: ) دراس))ة اس))تخدام (2؛ و)WPT واألنظمة الفرعي))ة لزي))ادة الكف))اءة في التكنولوجي))ا

الم))واد والتكنولوجي))ات الجدي))دة ال))تي تس))مح بخفض التكلف))ة إلى الح))د األدنىوتعظيم اندماج األجهزة اإللكترونية مع البيئة ومع التطبيقات المستهدفة.

إنشاء شبكة واسعة من الخبراء من ك))ل منCOSTويتوقع أن تشمل فوائد أعمال الهيئ))ات األكاديمي))ة والص))ناعة يمكنه))ا مواجه))ة التح))ديات القائم))ة والمقبل))ة في سيناريوهات اإلرسال الالسلكي للطاقة بصورة متعددة االتجاهات تمه))د الطري))ق

وما يرتبط بها من تنظيم.WPTأمام األجيال المستقبلية من حلول التكنولوجيا إط))ارا نموذجي))ا من أج))ل ت))وحي الجه))ود على الص))عيد ال))دولي ووض))عCOSTوتعد

أوروبا كمجتمع علمي وصناعي رائد في مجال اإلرسال الالسلكي للطاقة. وتض))م


WiPEلجنة إدارة هيئة التعاون بلدا أوروبيا في الوقت الحالي مع مشاركة أك))ثر27 االجتماعات وورش العمل التي تعقد بانتظام. كما تنظم الهيئة كيان في 100من

.WPT سنوية بشأن التكنولوجيا PhDمدارس ( بحثية. وهي:WG خمسة أفرقة عمل )WiPE وتضم الهيئة

. أنظمة اإلرسال الالسلكي للطاقة للمجال البعيد1فريق العمل . أنظمة اإلرسال الالسلكي للطاقة للمجال القريب2فريق العمل . المواد والتكنولوجيات الجديدة3 فريق العمل

. التطبيق))ات )فض))ائية، ص))حية، زراعي))ة، أنظم))ة المركب))ات،4 فري))ق العم))لالتطبيقات المنزلية(

. التنظيم واألثر على المجتمع5فريق العمل اليابان2.4

[ )WIاتحاد نقل الطاقة السلكيا من أجل التطبيقات العملية ]1.2.4WiPoT)

[WI] http ://www.wipot.jp/english / مواءم))ة األفك))ار والحل))ول الجدي))دة م))ع احتياج))ات (1تتمثل أهداف االتحاد في: )

يتعلق بإرسال الطاقة بالموجات ، خاصة ماWPTالمجتمع فيما يتعلق بتكنولوجيات . ولتحقي))قWPT تسريع وتيرة تطوير تطبيق))ات عملي))ة للتكنولوجي))ا (2الصغرية، و)

معلومات ليس عن التكنولوجيا فحسب، بل عنWiPoT هذه األهداف، يوفر االتحاد التق)))ييس والس)))المة واحتياج)))ات المس)))تعمل أيض)))ا. كم)))ا يعلن االتح)))اد عن

في جمي))ع أنح))اء الع))الم. وق))دMPT، بم))ا في ذل))ك التكنولوجي))ا WPT التكنولوجيات 3 جامع))ة و38 ش))ركة و29عض))ويته ويض))م في2013تأسس االتح))اد في ع))ام

.2016معاهد حتى مايو ويرى االتحاد أن إرسال الطاق))ة بالموج)ات الص))غرية يمكن أن يش)كل تكنولوجي))ا أساسية لجميع تكنولوجيات اإلرس))ال الالس))لكي للطاق))ة ولالتح))اد خمس))ة أفرق))ة

عمل كالتالي:. تطبيقات الحزم الواسعة والقدرة المنخفضة1فريق العمل . تطبيقات الحزم الضيقة والقدرة العالية2فريق العمل . اإلرسال الالسلكي للطاقة في منطقة مغلقة3 فريق العمل

. إضفاء الطابع التجاري4فريق العمل . التقييس5فريق العمل

(BWF) [BWFمنتدى النطاق العريض الالسلكي ]2.2.4[BWF] http://bwf-yrp.net/english/

سيكون الهدف من المنتدى المساهمة في دفع التقدم بش))كل س))ليم في أنظم))ة االس))تخدامات الراديوي))ة وخ))دماتها الجي))دة للنه))وض ب))التبكير في إض))فاء الط))ابع التجاري والتطوير األولي لألنظم)ة والخ)دمات باس)تخدام تكنولوجي)ات االتص)االت الراديوية الجديدة. ولتحقيق هذا الغرض، يق))وم المنت))دى ب))إجراء دراس))ات للبحث والتطوير وجمع المعلومات واالتصال بالمنظمات المعنية والتنس))يق معه))ا وتعميم

ذلك، بشأن تكنولوجيات االتص))االت الراديوي))ة الجدي))دة. ويض))م إلى األنشطة وما. 2013 يناير 11 هيئة حتى 128المنتدى في عضويته

وتتمثل أنشطة المنتدى فيما يلي: البحث والتطوير بشأن تكنولوجيات االتصاالت الراديوية الجديدة باستخدام(1)

منصات االختبار

http://bwf-yrp.net/english/


دراسة بشأن تكنولوجيات االتصاالت الراديوية الجديدة(2) جم)ع المعلوم))ات عن تكنولوجي)ات االتص)االت الراديوي)ة الجدي)دة وتبادله)ا(3)

وتوفيرها االتصال بالمنظمات ذات الصلة بتكنولوجيات االتصاالت الراديوية الجدي))دة(4)

والتنسيق معهانشر تكنولوجيات االتصاالت الراديوية الجديدة وزيادة الوعي بها(5)األنشطة األخرى الضرورية لتحقيق هدف المنتدى(6)

ولدى اللجنة الفرعية لتطبيق التكنولوجيا فريق عمل مع))ني باإلرس))ال الالس))لكيللطاقة.

فري))ق العم))ل المع))ني باإلرس))ال الالس))لكي في 5 الفري))ق الف))رعي رقم ت))ولىي مسؤولية صياغة المع))ايير(BWF) للطاقة التابع لمنتدى النطاق العريض الالسلكي

باستخدام بروتوكوالت الصياغة الخاص))ة برابط))ة ص))ناعاتWPTالتقنية لتكنولوجيا . وس))وف يرس))ل مش))روع(ARIB)مجال االتص))االت الراديوي))ة ودوائر األعمال في

فري))ق العم))ل المع))ني باإلرس))ال الالس))لكي للق))درة إلىالمعي))ار ال))ذي وض))عه للموافقة عليه.ARIB الرابطة

المنظمات الدولية األخرى3.4 تق))وم جمعي))ة نظري))ات وتقني))ات الموج))ات الص))غرية بمعه))د مهندس))ي الكهرب))اء

IEEEواإللكترونيات ) MTT( حاليا بتش))جيع تكنولوجي))ات الطاق))ة الالس))لكية أو نق))ل الطاقة وتحويلها باستخدام إما تقنيات المجال الق))ريب أو تقني))ات المج))ال البعي))د لمنصات النفاذ الثابت أو المتنقل. ولهذا الغرض، تم تأسيسي اللجنة التقني))ة رقم

المسماة بلجنة نقل الطاقة الالسلكية وتحويلها في جمعية نظري))ات وتقني))ات26]2011الموج))ات الص))غرية في TC26وح))تى الطاق))ة الالس))لكية من مص))ادر .]

( يشكل أيضا جزءا من اهتم))ام ه))ذه اللجن))ة. وفي الن))دوةRFالترددات الراديوية ) (، نظمت اللجنة مس))ابقات تص))ميم على مس))توىIMSالدولية للموجات الصغرية )

. وش))ارك في المس))ابقة ال))تي ج))رت في2012 الطلب))ة س))نويا اعتب))ارا من ع))ام تنظمTC26 بل))دا. وظلت اللجن))ة 12 فريق))ا من 15 ع))دد 2014 لع))ام IMSالن))دوة

، ب)دأ2013( من))ذ ع)ام WPTcمؤتمرا دوليا يسمى مؤتمر النقل الالسلكي للطاقة ) تج))اوز ع))دد الورق))ات المقدم))ة . وقد2012 تكررت في 2011كورشة عمل في . 2015 ورقة في 170إلى هذا المؤتمر

URSI لج))ان. وينظم االتح))اد 10( من URSIويتألف االتحاد العالمي لعل))وم الرادي))و )SPS ( المعني بالساتلICWGفريق العمل المشترك بين اللجان ) والذي يع))د واح))دا

تقري))را رس))ميا عن2007 وق))د نش))ر الفري))ق في MPTمن تطبيقات التكنولوجي))ا بالتعاون مع جميع اللج))ان، بم))ا في ذل))ك اللج))ان ال))تي تغطي أنظم))ةSPSالساتل

) والتكنولوجيات الراديوية فضال عن نقل الطاقة بالموجات الصغريةSPSالسواتل MPT( والت))داخل الكهرمغنطيس))ي والفل))ك الرادي))وي ومس))ائل الس))المة. وك))ان

التي تعقد كل ثالث سنوات دورات عن الساتلURSI (GA)للجمعيات العامة لالتحاد SPS األخ))يرة(.2014 إلى 2002 و/أو اإلرسال الالسلكي للطاقة في الف))ترة من(

ونظمت محاضرة عامة عن جني طاقة الترددات الراديوي))ة واإلرس))ال الالس))لكي.2014 في URSIللطاقة في الجمعية العامة لالتحاد

[TC26] IEEE MTTS TC-26 http://www.mtt-archives.org/~mtt26/

حالة الطيف بالنسبة لإلرسال الالسلكي للطاقــة عــبر5حزم الترددات الراديوية

( أحد نطاقات التردد المتوقعISMيعد نطاق الخدمات الصناعية والعلمية والطبية ) دامت إشارات اإلرسال الالسلكي استخدامها في اإلرسال الالسلكي للطاقة. وما


للطاق))ة ال تحم))ل معلوم))ات في ص))ورة عالم))ات أو إش))ارات أو ص))ور، ال يح))وزاعتبارها خدمة اتصاالت تقليدية.

فق))ط( غ))ير مناس))ب بوج))ه2 )في اإلقليم ISM للخ))دمات MHz 928-902ويعد النطاق قص))يرة الم))دى مث))ل ش))بكات أجه))زة االستش))عارWPTعام قيما ع))دا للتطبيق))ات

وGHz 2,5-2,4. وقد استخدم النطاقات UPSالمزودة بالطاقة السلكيا ومصدر الطاقة GHz 5,875-5,725 للخدمات ISM في تجارب التكنولوجيا WPTويتوق))ع اس))تخدامهما في

أك))ثرISM للخدمات GHz 2,5-2,4 ذات الحزم الضيقة. ويفضل النطاق WPTالتطبيقات من نطاقات ال))تردد األعلى لص))غر مظ))اهر االنحط))اط في االنتش))ار. وللتطبيق))ات التي يفشل فيها اإلرسال بسبب المطر وغيره يمكن توفير احتياطي لها من خالل وج))ود، على س))بيل المث))ال، أنظم))ة طاق))ة احتياطي))ة أو بديل))ة أو تخ))زين ك))افي

مرغوب))ا نظ))را النخف))اض أبع))ادISM للخ))دمات GHz 5,875-5,725 للطاقة، يع))د النط))اقالفتحات.

ITU-R SM.1056 بالتوصية 1 ويشير الملحق إلى نقل الطاقة بوصفه تطبيقا مستقبليا تنطويISM. ومع ذلك، فإن أحكام لوائح الراديو المتعلقة بالخدمات ISM للخدمات

على أن))ه ربم))ا لم يتم وض))ع اإلرس))ال الالس))لكي للطاق))ة عن))د تعري))ف وتس))ميةنطاقات التردد للخدمات.

الخالصة6 ع))بر ح))زم ال))تردداتWPT يش))مل ه))ذا التقري))ر التطبيق))ات المحتمل))ة لتكنولوجي))ا

الراديوي))ة والتكنولوجي))ات المس))تخدمة في ه))ذه التطبيق))ات ونطاق))ات ال))ترددالمرشحة.

وتمت دراس))ة ش))بكات أجه))زة االستش))عار الم))زودة بالطاق))ة الس))لكيا والش))احن الالسلكي لألجهزة المتنقلة وصفائح نقل الطاق)ة الس)لكيا ونق)ل طاق)ة الموج)ات الصغرية في أنابيب. ومباني الموجات الصغرية واإلرسال الالس))لكي للطاق))ة إلى أهداف متحركة/طائرة واإلرسال الالسلكي للطاقة من نقطة إلى نقطة والشحن الالسلكي للمركبات الكهربائية وساتل الطاقة الشمسية، كتطبيقات لنقل الطاقة

WPTالسلكيا عبر حزم الترددات الراديوية. وجاري دراسة وتط))وير التكنولوجي))ات باستخدام الحزم الواسعة لمستعملين متعددين على مدى قص))ير والتكنولوجي))ات

WPT في منطقة مغلقة والتكنولوجيات WPTباس))تخدام الح))زم الض))يقة لمس))تعمل واحد على مدى قصير/طويل. باستخدام الحزم الو)اسعة) لمستعملين متع)ددينWPTوتمت در)اسة) التكنولو)جي)ات)

. و)ت))درس ش))بكاتMHz 900 و)GHz 5,8 و)GHz 2,45على م))دى) قص))ير في النطاق))ات أجه))زة االستش))ع)ار) الم))زودة بالطاق))ة) الس))لكيا و)الش))احن الالس))لكي لألجه))زة

إط)ار هذه التكنو)لوجيات. المتنقلة في GHz 5,8 وGHz 2,45 في منطقة مغلقة في النطاقين WPT وتمت دراسة التكنولوجيات

إطار هذه التكنولوجيات. وتدرس صفائح نقل الطاقة السلكيا في باستخدامWPT في منطقة مغلقة والتكنولوجيات WPTوتمت دراسة التكنولوجيات

وGHz 2,45 الحزم الضيقة لمستعمل واحد على م))دى قص))ير/طوي))ل في النط))اقينGHz 5,8وت))درس تطبيق))ات اإلرس))ال الالس))لكي للطاق))ة من نقط))ة إلى نقط))ة .

والشحن الالسلكي للمركبات الكهربائية وساتل الطاقة الشمسية في إط))ار ه))ذهالتكنولوجيات

واستنادا إلى هذا التقرير، من الضروري إجراء مزي))د من الدراس))ات بش))أن األث))ر أعاله واألنظمة القائمة األخرى وجوانب السالمة مث))ل التع))رضWPTبين األنظمة

البشري للمجاالت الكهرمغنطيسية من أجل تنفيذ هذه التطبيقات.

___________

1مقدمة · web viewوبعد العرض التوضيحي للمعهد mit، لفتت...

Documents