Stellen Sie sich eine Antenne vor, die die gesamte elektrische Energie eines Leistungsoszillators in eine elektromagnetische Funkübertragung umwandelt. Nehmen wir an, 1 Watt wird der Antenne zugeführt und 1 Watt ist die abgestrahlte Radiowellenleistung.
Diese Kraft wird in die meisten Richtungen ausgestoßen. Genau wie eine Glühbirne sendet sie Lichtleistung in (praktisch) alle Richtungen aus. Die Glühbirne ist nicht nur ein ähnliches Beispiel, es ist genau dasselbe Beispiel - das emittierte Licht ist eine elektromagnetische Welle.
Stellen Sie sich vor, Sie sind 1 Meter von dieser Glühbirne mit einem 100% effizienten Solarpanel entfernt. Stellen Sie sich dann vor, Sie bauen mehrere Sonnenkollektoren, die die Glühbirne exakt und vollständig abdecken. Sie verdrahten die Solarmodule in Reihe und sehen, wie viel Strom Sie extrahieren können. Nun, für dieses Gedankenexperiment können Sie tatsächlich 100% dieser Kraft extrahieren.
Dann stehst du 10m entfernt und machst dasselbe. Natürlich benötigen Sie viel mehr Sonnenkollektoren, aber wenn das emittierte Licht vollständig auf die Kollektoren trifft und kein Licht über diese Kollektoren austritt, erhalten Sie 100% Leistung.
So kann es gemacht werden, aber mit großem Aufwand und Unannehmlichkeiten. Mit einem bleistiftscharfen Laserstrahl und einem zu 100% effizienten Solarpanel ist dies jedoch kein allzu großes Problem. Wenn Sie das Licht ausreichend fokussieren können, können Sie ALLE Energie sammeln. Denken Sie daran, dies ist nur eine Gedankenübung, und Sonnenkollektoren und Lampen / Laser sind bei weitem nicht zu 100% effizient.
Wenn Sie auf eine gesendete Funkwelle zurückgreifen, können Sie eine Parabolantenne bauen und mit einer ausreichend hohen Frequenz senden, um den größten Teil der Leistung auf eine Empfangsantenne (eine andere Antenne) zu konzentrieren. Dies wird im ganzen Land von Militärs und Telekommunikationsunternehmen durchgeführt, um Daten und Sprachkommunikation aus der Sicht zu erhalten, die "weitgehend" privat sind, da es schwierig ist, das zu "stehlen", was übertragen wird, wenn Sie nicht in der Nähe sind die Antennen und hob einen kleinen Nebenhub an Energie auf.
Bei den übrigen Sendern handelt es sich in der Regel um Dipole, die ihre in alle Richtungen abgestrahlte Energie in mindestens einer Ebene verteilen. So können Musiksender ganz einfach abgeholt werden und das ist natürlich das Ziel.
Kannst du diese Energie leicht ernten? Nicht sehr gut, weil die Energie weitgehend in den Weltraum abfliegt und nur ein Bruchteil von "Zuhörern" empfangen wird.
Die Antenne jedes Zuhörers ist praktisch ein Netz (dh es hat trotz seiner langen, dünnen Form eine echte "Fläche"), das die von diesem Sender gesendete Leistung erfasst, und die Menge, die es erfasst, beträgt üblicherweise Femto-Watt. Normalerweise kann ein HF-Empfänger (mit dem Risiko, zu allgemein zu sein) mit ungefähr 10 Mikrovolt arbeiten, die von der Antenne empfangen werden, und diese Spannung hat im Durchschnitt über eine breite Stichprobe von Antennentypen eine Quellenimpedanz von ungefähr 50 Ohm.
Die freiwerdende Leistung beträgt daher 5 µV im Quadrat / 50 = 5 Femto-Watt.
Je näher Sie sich dem Sender befinden, desto mehr Leistung kann freigesetzt werden. Wenn Sie sich jedoch nur für eine nutzbare Leistung interessieren, verwenden Sie Kabel.
Wenn Sie die Gesamtenergie berechnen, die an einem beliebigen Punkt der Erde gewonnen werden kann, würden Sie nicht viele Stellen finden, an denen mehr als ein paar Milliwatt gesammelt werden können.
Solarenergie und HF-Energiegewinnung sind im Grunde genommen beide Formen der gleichen Sache - elektromagnetische Wellengewinnung.
Auch wenn wir am Router stehen? Ich habe gelesen, dass manche Router bis zu 80mW abgeben
Router verwenden normalerweise Viertelwellenantennen. Zum Sammeln von Energie können Sie auch eine Viertelwellenantenne verwenden. Die realistische Entfernung, die Sie aus nächster Nähe erreichen können, beträgt ungefähr Lambda (1 Wellenlänge), bevor Sie ungewöhnliche Belastungseffekte auf die Antenne auslösen. Dies ist ein Abstand von ungefähr 0,1 Metern, so dass unter Verwendung der Friis-Übertragungsgleichung in dB umgerechnet:
Verlust (dB) = 32,45 + 20 (f) + 20 (d) l o g 10l o g10l o g10
Dabei ist f in MHz und d in Kilometern. Diese Gleichung gibt an, wie viele dB Verlustleistung bei einer bestimmten Entfernung und einer bestimmten Trägerfrequenz zu erwarten sind.
Für 2,45 GHz und 0,1 Meter (0,0001 km) beträgt der Verlust 32,45 + 67,6 - 80 = 20 dB.
Die Empfangs- und Empfangsantennen haben jedoch einen Gewinn von ca. 4 dB (da sie halbgerichtet sind), so dass der Verlust nur ca. 16 dB beträgt.
80 mW in werden (theoretisch) 12,7 mW aus.
