研究人員開發(fā)出無需電池的手機(jī)
來自華盛頓大學(xué)（UW）的一組研究人員發(fā)明了一種不需要電池的手機(jī)。相反，該手機(jī)從外部環(huán)境中的無線電信號或者光線中收集了它所需的幾微瓦功率。該技術(shù)的發(fā)展是超越充電器，電源線和耗電的手機(jī)的重大飛躍。 該團(tuán)隊使用其無電池手機(jī)進(jìn)行Skype通話試驗，該試驗表明由商用和現(xiàn)成的組件制成的原型手機(jī)可以接收和發(fā)送語音信號并與基站進(jìn)行通信。 根據(jù)研究論文，研究人員已經(jīng)建立了他們認(rèn)為是第一個功能完善的手機(jī)，幾乎需要零功耗。為了通過從環(huán)境中獲取能量來實現(xiàn)手機(jī)運(yùn)行所需的可忽略的功耗，他們必須從根本上重新思考這些設(shè)備的設(shè)計方式。
圖2、無電池手機(jī)摒棄了傳統(tǒng)的信號處理方式
UW（華盛頓大學(xué)）的計算機(jī)科學(xué)家和電氣工程師團(tuán)隊消除了在大多數(shù)現(xiàn)代蜂窩傳輸過程中的一個耗電巨大的步驟 - 將模擬信號轉(zhuǎn)換成電話可以理解的數(shù)字信號。這個過程消耗了太多的能量，因此設(shè)計一個可以依靠環(huán)境電源的這種處理方式的手機(jī)是不可能的。相反，無電池手機(jī)利用了當(dāng)人們正在談話或者聽電話時發(fā)生手機(jī)的麥克風(fēng)或者揚(yáng)聲器所產(chǎn)生的微小振動。 連接到這些組件的天線將該振動轉(zhuǎn)換成由蜂窩基站發(fā)射的標(biāo)準(zhǔn)模擬無線電信號的變化。該過程本質(zhì)上是對反射無線電信號中的語音模式以幾乎不使用功率的方式進(jìn)行編碼。為了傳輸語音，手機(jī)使用來自設(shè)備麥克風(fēng)的振動來對反射信號中的語音模式進(jìn)行編碼。為了接收語音，它將編碼的無線電信號轉(zhuǎn)換成由手機(jī)揚(yáng)聲器拾取的聲音振動。在原型設(shè)備中，用戶通過按下按鈕的方式在“發(fā)送”和“收聽”這兩個模式之間進(jìn)行切換。 在印刷電路板上使用現(xiàn)成的旗艦組件，該研究團(tuán)隊表明該原型可以執(zhí)行基本的電話功能 - 傳輸語音和數(shù)據(jù)，并通過按鈕來接收用戶的輸入。使用Skype時，研究人員可以使用這個無電池的手機(jī)接收來電，撥出電話并保持通話。 該團(tuán)隊設(shè)計了一個定制基站來發(fā)射和接收無線電信號。但是，該技術(shù)可以被認(rèn)為可以集成到現(xiàn)在通常用于撥打電話的標(biāo)準(zhǔn)蜂窩網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施或Wi-Fi路由器中。這個無電池手機(jī)依舊需要少量的能量來執(zhí)行一些操作。該原型的功率預(yù)算為3.5微瓦。研究人員展示了如何從兩個不同來源來收獲這種少量的能量。無電池的手機(jī)原型可以在從距離為31英尺的基站傳輸?shù)臒o線電信號環(huán)境中收集到的功率來操作。圖3、無電池手機(jī)原型
使 用小型太陽能電池收集的功率 - 大約一粒米大小的太陽能電池 - 該設(shè)備能夠與50英尺遠(yuǎn)的基站進(jìn)行通信。依靠環(huán)境能源的許多其他無電池技術(shù)，如間歇性操作的溫度傳感器或者加速度計可以節(jié)省電力，它們通常工作一會兒然后“睡覺”一兩分鐘，同時他們能夠收獲足夠的能量來執(zhí)行下一個任務(wù)。相比之下，只要是在持續(xù)通話電話就要求設(shè)備連續(xù)運(yùn)行，因此對能量的消耗更大。 接下來，研究團(tuán)隊計劃著重于改善無電池手機(jī)的操作范圍和加密通話，使其更安全。該團(tuán)隊還致力于通過無電池手機(jī)傳輸流媒體視頻，并使用低功耗電子墨水（E-ink）屏幕來為手機(jī)添加視覺顯示功能。評論 (0)