基于充電像連WiFi的超聲波無線充電技術研究

夏鋮

摘 要：未來的前景：每個人的手機上，只需要有個充電的APP，就可以實現充電像連WiFi超聲波無線充電，網上付費。隨時隨地，不受環境限制。本文主要根據充電像連WiFi的超聲波無線充電技術的研究進行歸納出手機充電像連WiFi超聲波無線充電技術原理與手機充電像連WiFi超聲波無線充電技術的標準等相關的內容。

關鍵詞：無線像連WiFi;超聲波;無線充電;技術

引言

2017年年初三星Galaxy S8發布，其亮點功能之一便是充電像連WiFi超聲波無線充電。三星Galaxy S8搭配了折疊式充電像連WiFi超聲波無線充電器，利用充電像連WiFi超聲波無線充電，三星Galaxy S8的電量能被很快充滿。但一個尷尬的事實是，充電像連WiFi超聲波無線充電仍然只是少數廠商的堅持。不過在三星堅持的同時，蘋果也暴露了布局充電像連WiFi超聲波無線充電的野心，兩大巨頭的不謀而合，很可能在這個尚未被重視的領域再次開戰。

就目前手機行業現狀來說，充電像連WiFi超聲波無線充電尚未大面積流行，沒火的原因并不是因為充電像連WiFi超聲波無線充電沒有搭載的必要，而是現階段該技術還存在諸多短板。三星的充電像連WiFi超聲波無線充電方案已經達到了手機充電像連WiFi超聲波無線充電領域最為前端的水準，但仍需要在技術方面得到質的飛躍。

1手機充電像連WiFi超聲波無線充電技術原理

充電像連WiFi超聲波無線充電的原理就是利用電磁波感應，其過程類似于變壓器通電，在發送和接收端各有一個線圈，發送端線圈連接有線電源產生電磁信號，接收端線圈感應發送端的電磁信號從而產生電流給電池充電。充電像連WiFi超聲波無線充電技術的原理研究可以追溯到19世紀30年代，科學家邁克爾·法拉第首先發現了電磁感應原理，即周圍磁場的變化將使電線中產生電流。到了 19世紀 90年代，愛迪生光譜輻射能研究項目的一名助手，偉大的科學家 尼古拉·特斯拉證實了無線傳輸電波的可能性[1]。

現階段充電像連WiFi超聲波無線充電存在四種不同的商用技術：電磁感應技術、無線電波技術、電磁共振技術、電場耦合技術，主要用在手機充電像連WiFi超聲波無線充電的技術是電磁感應技術和電磁共振技術。當然無線供電在以后的家電，以及發展勢頭正猛的電動汽車上也有比較廣闊的前景。一旦充電像連WiFi超聲波無線充電突破技術壁壘，在保證轉化率、安全性、易用性的同時，高效快速的充電就會像科幻小說《三體》里描述的那樣，給人類帶來生產力的進一步發展。在這里，我們單說一下關乎手機充電的電磁感應、電磁共振。

1.1電磁感應式充電

初級線圈一定頻率的交流電，通過電磁感應在次級線圈中產生一定的電流，從而將能量從傳輸端轉移到接收端。目前最為常見的手機充電像連WiFi超聲波無線充電解決方案就采用了電磁感應，手機充電像連WiFi超聲波無線充電使用的充電座和終端分別內置了線圈，二者靠近便開始從充電座向終端供電。為提高供電效率，需要使線圈之間的位置對齊，不產生偏移。

現階段電磁感應充電像連WiFi超聲波無線充電相對于磁場共振充電能夠擁有更高的轉化率，充電轉化率可達80%左右，目前該技術被廣泛的運用到了手機充電像連WiFi超聲波無線充電領域。但這種方式的充電像連WiFi超聲波無線充電技術也存在比較明顯的弊端——傳輸距離短、位置要求嚴格。現階段上市的充電像連WiFi超聲波無線充電手機，都需要手機與充電板接觸才能進行充電像連WiFi超聲波無線充電，而且對放置位置有著極為苛刻的要求。

1.2磁場共振充電

該系統由能量發送裝置和能量接收裝置組成，當兩個裝置調整到相同頻率，或者說在一個特定的頻率上共振，它們就可以交換彼此的能量。例如將兩個銅線圈作為共振器，發射端以10MHz頻率振動，周圍會發散出電磁場，而接受端需要同樣以10MHz頻率振動，才能接收到這個傳遞過來的能量。

2手機充電像連WiFi超聲波無線充電技術的標準

2.1Qi充電像連WiFi超聲波無線充電標準

采用電磁感應技術，所以這種充電像連WiFi超聲波無線充電標準最大的問題就是剛才提到的那些，其技術實現需要用戶將終端對準充電像連WiFi超聲波無線充電的基座，發射端與接收端精確對準才能進行充電，而且傳輸距離限制較為嚴苛。

PMA充電像連WiFi超聲波無線充電標準是由Duracell Powermat公司發起的，而該公司則是由寶潔與充電像連WiFi超聲波無線充電技術公司Powermat合資經營，擁有比較出色的綜合實力。推動PMA普及的是拉動戰略，即通過企業支持制造消費者需求，星巴克在連鎖店支持這種充電技術就是一個范例。

2.2PMA充電像連WiFi超聲波無線充電標準

同樣也采用了電磁感應技術，與Qi標準在技術方面的區別在于Qi使用的電磁波頻率是100-205kHz，而PMA則使用頻率為277-357kHz的電磁波。所以兼容PMA和Qi兩種充電像連WiFi超聲波無線充電協議在原理上并不存在沖突。

2.3A4WP充電像連WiFi超聲波無線充電標準

由美國高通公司、韓國三星公司以及Powermat公司共同創建的充電像連WiFi超聲波無線充電聯盟創建。目標是為包括便攜式電子產品和電動汽車等在內的電子產品充電像連WiFi超聲波無線充電設備設立技術標準和行業對話機制。A4WP充電像連WiFi超聲波無線充電標準采用磁場共振充原理，所以采用此標準的充電像連WiFi超聲波無線充電裝置可以擁有較為寬松的距離限制，并且可以實現一對多充電。

2.4AirFuel Alliance則是PMA與A4WP融合后的產物

美國媒體稱，A4WP和PMA兩大陣營宣布，將相互兼容對方的充電像連WiFi超聲波無線充電技術標準，并且基于兩大標準的充電像連WiFi超聲波無線充電設備，均可兼容對方標準的手機。

WPC也并沒有止步不前，WPC與PowerbyProxi、德州儀器簽訂了協議，預備建立屬于自己的磁共振充電解決方案，同時也吸引了包括Verizon Wireless、高通這樣的企業加入。對于普通消費者的我們來說，充電像連WiFi超聲波無線充電的標準當然是越統一越好，這樣市面上的充電像連WiFi超聲波無線充電設備才能大規模的相互通用，帶來的便利也更加顯而易見[3]。

結語

近幾年快速充電技術發展的推動力之一。顯然，隨著技術壁壘不斷突破，手機充電像連WiFi超聲波無線充電功能將是手機產業發展的絕佳爆點之一。同時，由于現階段存在諸如傳輸距離短、相對位置要求嚴苛的短板，手機充電像連WiFi超聲波無線充電仍有較為廣闊的發展前景。可見，一旦充電像連WiFi超聲波無線充電技術得以完備，手機充電像連WiFi超聲波無線充電功能就會大面積普及。

參考文獻：

[1]試論無線傳感器網絡中分布式定位算法的研究與實現[J].楊慧.科技創新與應用.2017（13）.

[2]基于蜂窩結構的混合無線傳感器網絡覆蓋優化算法[J].張清國，李世順，趙甫哲，崔建群.小型微型計算機系統. 2016（12）.

[3]無線充電與超聲波原理分析[J]. 蔣文賢，繆海星，王田，賴永炫，王國軍，賈維嘉.小型微型計算機系統.2017（03）.