《電子技術(shù)應(yīng)用》
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神奇,!沒有電池也可以打電話的手機是怎么實現(xiàn)的!

2017-06-29
關(guān)鍵詞: 手機 能量

瓦米斯·塔拉是約書亞·史密斯(Joshua  Smith)實驗室的研究助理,,約書亞·史密斯在華盛頓大學(xué)研究計算機科學(xué)與電子工程,。最近,塔拉展示一臺原型手機,,這臺手機很神奇,,沒有電池卻可以打電話。手機只需要很少的電量就能運行,,電流從空中傳輸,。史密斯說:“如果讓你挑選一款設(shè)備,讓它擺脫電池的束縛,,你會選擇什么設(shè)備?手機是其中最實用的設(shè)備之一?,F(xiàn)在不妨想像一下,假設(shè)你的電池沒電了,,你還可以發(fā)文本信息,、打電話,又會怎樣呢?”

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為了實現(xiàn)目標(biāo),,我們需要對手機的一切功能重新思考,。要讓手機在沒有電池的情況下運行,手機只能從周圍環(huán)境中汲取能量,。

通過太陽能面板或者發(fā)光二極管,,環(huán)境光可以轉(zhuǎn)化為電能。通過天線,,射頻TV和Wi-Fi廣播信號可以變成電能,。如果用兩種技術(shù)搭建一個混合系統(tǒng),就可以生成幾十微瓦的電流,。問題在于傳統(tǒng)手機需要的電力強幾萬倍,,約為800毫瓦,否則無法打電話,。

如何通信?這是團隊需要解決的第一個問題,。史密斯實驗室開發(fā)了一種名叫“Backscatter”(反向散射)的技術(shù),它可以將進入設(shè)備的無線電波反射出去,,使設(shè)備具備通信能力,,原理和受傷的徒步者利用太陽,、鏡子發(fā)送SOS信號差不多。史密斯成立了一家名叫“Jeeva  Wireless”的創(chuàng)業(yè)公司,,將所謂的“被動Wi-Fi”(passive  Wi-Fi)技術(shù)商用,,其意思就是“面向超低能耗Wi-Fi設(shè)備的數(shù)字反向散射技術(shù)”。然而,,被動Wi-Fi技術(shù)提供的電力還是無法滿足手機的要求,。

塔拉稱:“將人的語音轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號需要消耗很多的電能。如果可以采用模擬技術(shù)通信,,能源效率就會高很多,。”手機雖然是用數(shù)字信號撥號的,,但是在語音通話過程中反向處理卻是模擬的,。

雖然發(fā)明了模擬反向散射技術(shù),不過史密斯深知他的技術(shù)是根據(jù)一種間諜技術(shù)發(fā)明的,,這種技術(shù)在冷戰(zhàn)時曾經(jīng)使用過,。1945年,蘇聯(lián)將一個美國大紋章雕像送給莫斯科美國大使館,。里面放了音頻元件,,只有當(dāng)無線電波的頻率匹配時才會激活,它用無線電波運行,。

和間諜設(shè)備一樣,,塔拉開發(fā)的手機有一些關(guān)鍵組件也是放在遠(yuǎn)處的,這樣可以降低能耗,。附近的基站有轉(zhuǎn)化電路,,連接到數(shù)字移動網(wǎng)絡(luò)——目前通過Skype連接。原型手機基站使用未授權(quán)的頻段,,只能用于低功耗傳輸,。因為手機要靠信號收集能量,所以離基站的距離不能超過15米,。

如果要將手機商用,,電路可以植入家用Wi-Fi路由器或者放進手機信號塔。塔拉說:“手機信號塔的功率高一百倍,,也許可以擴大覆蓋范圍,,達到1000米的距離?!?/p>

手機離商用還很遙遠(yuǎn),,上面只有一塊簡單的觸摸感應(yīng)數(shù)字墊,只有當(dāng)按鍵按下時小小的紅色LED才會短暫顯示信息,。如果安裝更大的觸摸屏,,需要400毫瓦的電流,,比塔拉目前開發(fā)的手機高出10萬倍。

還有一點更重要:語音通話不方便,。通話時你必須按下按鈕,,就像對講機一樣,在聽與講之間轉(zhuǎn)換,,像普通手機一樣持續(xù)通話幾乎不可能,。

塔拉表示,,下一代設(shè)備的通話質(zhì)量會更好,,會用電子墨水屏幕顯示文本信息,可能還會安裝攝像頭,。史密斯則表示,,原型手機是用現(xiàn)成組件開發(fā)的,比普通手機便宜很多,。如果大規(guī)模制造,,成本會更低。

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