無線充電不只有Qi，詳解WiTricity的突圍武器

　　對于無線充電，大家了解得最多的應該是WPC推動的Qi標準，另外還有來自A4WP和PMA的相關標準，然而這幾大聯盟雖然能夠實現無線充電，但由于都是采用電磁感應實現電力傳輸，因此有著各種各樣的制肘。就拿應用最廣的Qi標準來說，在實施無線充電的時候，不但對手機的擺放距離有要求，同時在手機的擺放位置上要求都比較苛刻。就方便應用來說，這種充電方式未免能夠吸引更多的消費者的興趣。

　　而美國WiTricity公司早前推出的無線充電技術則可以完全解決這些問題，由于采用了磁共振的無線充電技術，它允許手機離開充電器的一段距離充電，同時對位置要求要沒那么嚴格，同時還可以同時為多款設備充電。而它能做到的不僅僅是充電。難道這才是無線充電的未來？

　　Witricity的前世今生

　　代號為“Witricity”的技術最早是由美國MIT助理教授Marin Soljacic發明的，他并在前幾年的美國物理研究所舉行的工業物理論壇上介紹了這一成果，據之前的展示，他們可以達成了透過無線充電的方式點亮兩公尺外的60W燈泡的初步目標。之后該技術相關團隊就從MIT獨立出來成立了同名的Witricity公司。

　　不同于Qi等標準的電磁感應式充電，Witricity是以磁場共振的方式來實現無線供電。而實現無線傳輸電力的關鍵在于磁場耦合共振器（Magnetically Coupled Resonator），也就是圖1中左右兩端的線圈裝置，同種的共振器是一對用6毫米銅線纏繞5.25圈，具備電感電容（LC）特性的線圈型天線，其LC共振頻率為9.90MHz。

　　圖1

　　這個技術的關鍵在于非輻射性磁耦合的使用?！皟蓚€相同頻率的諧振物體將會產生很強的相互耦合，而只有與遠離諧振環境的物體有較弱的交互，” Soljacic表示，“正是物理原理實現了非輻射性無線能量的傳輸?！?/p>

　　目前，磁耦合被用于短距離范圍，以對電池進行充電，如在電子牙刷中，但它要求正在充電的設備非?？拷袘€圈，這是因為磁場能量隨著距離變大會迅速丟失。在傳統的磁感應中，距離只能通過增加磁場強度來增加。

　　另一方面，WiTricity使用匹配的諧振天線，可使磁耦合在幾英尺的距離內發生，而不需要增強磁場強度。其它組織則演示了較長距離的射頻無線功率傳輸，但傳輸的功率只有幾微瓦到幾毫瓦。

　　演示裝置（圖2）包括直徑約為3英尺的匹配的銅線圈，以及與電源相連的工作頻率在兆赫范圍的傳輸線圈。接收線圈在非輻射性磁場內部發生諧振，并以相同的頻率振蕩，然后有效地利用磁感應來點亮燈泡。

　　圖2

　　Soljacic在燈泡演示中讓他的整個設計團隊成員站在發送和接收天線之間，這表明諧振天線甚至其間有有物理存在時也能保持耦合。燈泡繼續發光，而不受障礙物的影響。該團隊聲稱，如果沒有匹配天線產生的諧振，那么將會有一百萬多倍的能量被用在傳輸線圈中，以實現傳統的非輻射性磁感應。

　　MIT的實驗配置如下：

　　一對半徑30公分的LC共振器，彼此距離兩公尺，以及在接收端上配置的60瓦燈泡（圖7）。首先，從Colpitts共振器利用電磁誘導將電力送到傳送器的線圈，然后因磁場共振，將電力傳送到接收器的線圈，之后再利用電磁誘導提供電力給電燈而發亮。乍看之下整個系統似乎找不到電容器，但其實是分布于導線中的靜電容量就是電容器。實驗系統的共振頻率約為10MHz，與利用Maxwell方程式所解出來的理論值相當一致。唯一還須進一步說明的是純銅的Q值為2，300，而系統的實際測定值為1，000。目前研究團隊認為這是導線表面氧化所造成的。因為10MHz的高頻將對導線造成集膚效應（Skin Effect），使電流僅在導線表面10微米薄層流過。