Направленная антенна на математериалах

Направленная антенна на метаматериалах

Лопатин ДмитрийWira energy Ltd.

• Большой размер антенн. Особенно актуально для датчиков

• Разные антенны под разные стандарты(GSM, WiMAX, LTE)

• Необходимость в высоком уровне сигнала (1-2 Вт при дозвоне), нестабильная работа при слабом сигнале.

• Рассеивание сигнала на расстоянии. Дифракционный предел

Проблемы в отрасли

Передатчик – узконаправленная антенна с фокусировкой метаматериалом

Описание технологии

Приемник – массив антенн на основе метаматериалов

Описание технологии

Технология печатаемых антенн

Печать наночастицами металла (медь серебро) вместе с органическим проводником – пентацен, полианилин

Описание технологии

RaySpan (US, СA)Уменьшение размера антенны в 6 раз

Конкуренты

• Optomec (US, MA)

Конкуренты

• Возможность уменьшения антенны в 12 раз • Возможность использовать рассеянную энергию

излучения и прием для беспроводной передачи энергии (КПД 80-85%)

• Снижение уровня сигнала в несколько раз• Возможность создания узконаправленного

сигнала со слабым рассеиванием• Слабое присутствие подобных решений на

мировом и российском рынке

Преимущества

Приемные антенны – Производители мобильной техники(Samsung ,Nokia и т.д.)– Производители RFID– ГЛОНАСС/GPS– Датчики, в.т.ч. медицинские и для систем «Умный дом»

Передающие– Антенны операторов сотовой связи (Операторы «Большой Тройки» , в.т.ч. МТС)Возможность снижения размеров при сохранении

узконаправленности, снижение мощности из-за меньшего рассеивания

– Спутниковые антенны

Целевая аудитория

Рынок мобильных устройств

в 2008 – 18% в год и 155 млн. ед., в 2009 – 7% и 170 млн.

ед., в 2010 и далее – 5% в

год.

в 2008 – 18% в год и 155 млн. ед., в 2009 – 7% и 170 млн.

ед., в 2010 и далее – 5% в

год.

Мир. 58% проданных в 2011 году мобильных устройств – смартфоны.

Мир. 58% проданных в 2011 году мобильных устройств – смартфоны.

В целом в Европе продано 200 млн. ед. моб. устройств, в России 50 млн. ед.

В целом в Европе продано 200 млн. ед. моб. устройств, в России 50 млн. ед.

В 20 крупнейших странах используется 950 млн. мобильных телефонов.

В 20 крупнейших странах используется 950 млн. мобильных телефонов.

Рынок производителей телефонов в РФ

Прирост объема продаж 2011vs2010

Динамика доходов от мобильного доступа в Интернет, 2010-2013 гг.

Рынок мобильного интернета

Продукт – приемо-передающая антенна, компактнее традиционной в 12 раз и имеющая возможность беспроводно питать до 3 устройств.

Позиционирование

Бизнес модель

R&D команда проектаМенеджмент проекта

Технологическая компания ТехнологияПатентыСтартап инвестиции

УправлениеУпаковкаПереговоры

ИнвестицииПроизводствоУникальные элементы

Венчурный фонд (РВК или Сколково)

Со-инвестиции

А. B.

Выход на потребителя Трансфер крупному производителю

Партнер – инвестор МТС

Патенты• Получены положительные решения о

выдаче патентов на полезную модель и изобретение

Соглашения• С R&D центрами компаний Nokia,

Samsung, Bosch. Заинтересованность R&D центр Intel.

Защита проекта

Лопатин Дмитрийруководитель исследований

Атаманов Александр руководитель компании

Elena Semouchkina science consultant, Michigan University

Yaroslav A. Urzhumov science consultant,Duke University

Основная команда проекта

Козбаев Кемал инженер-механик

Баранов Олегэлектроника

Коржова Елизавета синтез материалов

Лопатин Дмитрий Сергеевич Атаманов Александр Викторович

dimitrylsm@gmail.com, 89086781548www.wiraenergy.ru

Дополнительная информация

Сильные стороны•Снижение размеров антенн•Увеличение помехозащищенности и усиления•Собственная технология (печать) массового производства•Возможность использования в других областях.

Возможности:•Постоянное снижение размеров мобильных устройств.•Рост рынка мобильных технологии.

Слабые стороны•Трудность конкуренции и сотрудничества с мировыми компаниями •Легкая воспроизводимость топологии антенн•Не все моменты технологии запатентованы

Угрозы:

•Превышение норм допустимой по мощности •Выход продуктов-клонов

20

Актуальность

Цикл зрелости технологий Gartner 2012

Антенна телефона может диагностировать и отслеживать

Рынок мобильной диагностики

Дифракционное расхождение

Угол расходимости α=arcsin (λ/d) (1)

где λ – длина волны, d – диаметр выходного пучка излучения

L= 2*D2/ λ= 3.6 м, до этого зона ФренеляD-апертура, 30 смλ - длина волны, 5 см, 5.8 ГГц

• a—0.5 км b~ 5-10 км F=3.6x104 км

• Параметр Френеля c =2πab/λF

• Рабочие длины волн λ= 5.2 см, 12,5 см

Область примененияПрименение приемных антенн с метаматериалом

1.

2.

3.

Использование рассеянной энергии для подзарядки

Возможность беспроводной подзарядки от станции

Уменьшение размеров , улучшение приема

Рынок производителей телефонов в РФ

Расчет стоимости лицензии Компания Продажи, тыс. шт Выручка*, тыс. долл. Доход от использования

технологии, тыс. долл.Доход от роялти**, тыс.

долл. в годПаушальный платеж, тыс.

долл.

Мобильные телефоны и смартфоны, по итогам 2011 г.

Nokia 422 478,30 54 499 700,70 1 089 994,01 49 545,18 84 495,66

Samsung 313 904,20 40 493 641,80 809 872,84 36 812,40 62 780,84

Apple 89 263,20 11 514 952,80 230 299,06 10 468,14 17 852,64

LG Electronics 86 370,90 11 141 846,10 222 836,92 10 128,95 17 274,18

ZTE 56 881,80 7 337 752,20 146 755,04 6 670,68 11 376,36

RIM 51 541,90 6 648 905,10 132 978,10 6 044,46 10 308,38

HTC 43 266,90 5 581 430,10 111 628,60 5 074,03 8 653,38

Huawei 40 663,40 5 245 578,60 104 911,57 4 768,71 8 132,68

Motorola 40 269,00 5 194 701,00 103 894,02 4 722,46 8 053,80

Sony Ericsson 32 597,50 4 205 077,50 84 101,55 3 822,80 6 519,50

Цифровые фотоаппараты, по итогам 2010 г.

Canon 26 500,00 11 925 000,00 238 500,00 10 840,91 5 300,00

Sony 23 000,00 10 350 000,00 207 000,00 9 409,09 4 600,00

Nikon 17 750,00 7 987 500,00 159 750,00 7 261,36 3 550,00

Samsung 14 000,00 6 300 000,00 126 000,00 5 727,27 2 800,00

Panasonic 11 000,00 4 950 000,00 99 000,00 4 500,00 2 200,00

Olympus 10 000,00 4 500 000,00 90 000,00 4 090,91 2 000,00

Fujifilm 9 700,00 4 365 000,00 87 300,00 3 968,18 1 940,00

Casio 6 100,00 2 745 000,00 54 900,00 2 495,45 1 220,00

Мобильные компьютеры, по итогам 2011 г.

HP ≈ 63 200,00 46 262 400,00 925 248,00 42 056,73 12 640,00

Apple ≈ 56 000,00 40 992 000,00 819 840,00 37 265,45 11 200,00

Dell ≈ 30 000,00 21 960 000,00 439 200,00 19 963,64 6 000,00

Acer ≈ 28 000,00 20 496 000,00 409 920,00 18 632,73 5 600,00

Lenovo ≈ 18 000,00 13 176 000,00 263 520,00 11 978,18 3 600,00

Обзор технологий беспроводной передачи энергии в министерстве энергетики США

2-d и 1-d модели метаматериалав HFSS

Эквивалентная схема приемника

Спектральные параметры1D 2D

Микроволновая передачи энергии:поиск, направление, фокусировка на приемник

Позволяет поднять КПД передачи энергии до 80 %, на расстояние в десятки метров

Измерение КПД на расстоянии 44 см, 2.34 В, 760 мкА

• 1 - геостационарная орбита (ГО)• 2 – микроволновый орбитальный сегмент• 3 – волновой пучок• 4 – солнечная батарея• 5 – ось вращения Земли• 6 – экватор Земли

Диаграмма направленности с линзой

Питание беспилотных летательных аппаратов и суборбитальных спутников

Моделирование распространения поля в тканях в программе Ansoft HFSS

Лазерная передача энергии:селективные солнечные батареи на наноантеннах