隔空取电——无线电源技术解析
技术空间
在我们日常生活中，就算是以便携为最终目标的轻薄型或小型笔记本电脑，也没有摆脱线缆（如电源线和电源适配器）的束缚，这不仅让很多便携笔记本的总体重量变重，而且也让笔记本电脑难以更加便携。如果有这样一种产品出现——不用插头、不用有线电源，就能为笔记本电脑、MP3、手机、数码相机乃至台式机、显示器、平板电视等设备实现实时供电或充电，那肯定将带来未来IT界、家电行业的一场新变革。
太神奇了，灯泡不接线就发光
在前不久举行的2008年秋季IDF（Intel Developer Forum，英特尔信息技术峰会）上，Intel展示了一套由一个无线发射器和一个无线接收器组成的系统，该系统没有特殊的发射天线，发射器和接收器都由电路线圈和塑料框架构成。两者相距两英尺（1英尺=0.3048米）左右，当接收器靠近发射器时，接收器上的电灯泡就会发亮。
这意味着什么？这意味着该照明电路没有经过任何有线传输，而是以无线的方式便实现了电力传输。这样，使用者只要将发射器安装在一张桌子下或挂在墙上，然后将笔记本电脑、MP3、手机、数码相机等电子设备放在桌子上就可以为它们供电或充电。让这些设备可以彻底摆脱线缆的束缚，使用者不会再遇到插座不够用、插头不兼容、各种电线缠在一起的情况。
Intel此次展出的发射器及接收器与连续广播式Wi-Fi发射器不同，它能感知彼此的距离，在接收器超出一定范围时发射器将不会再尝试发出电能。并且，Intel专家声称“该技术能够以能量分块的形式传输电能，而且不会危害到处于发射器和接收器之间的人”。目前发射器可以在两到三英尺的距离内传输强电能源，而且传输效率已可达到75%。并且，Intel相关研发人员正在通过对新技术的不断攻关，期待能在较短时间内很快地提高发射器和接收器天线和电路的效率，从而实现更高效、更远距离的无线电源传输。
无线电源技术为何如此神奇？
不用线缆，那怎样实现电能的无线传输呢？相信很多朋友对此都大惑不解。因为常见的1.2GHz/2.4GHz/5GHz无线电波是一种衍射性的辐射方式，用于传输无线数据正合适，而要想将其用于有一定距离的电力无线传输——无线电波向四面八方发射的衍射性，只能让电力很快地消耗在无形的空间中——显然可靠性不高。而能不能将无线电波像激光一样发射出去以传播电能呢？目前的技术还难以做到。
那就用激光这类定向的辐射技术？这样实现起来的难度也很大。首先，激光要想实现较高功率的电力传输，其能量肯定不低，这样的能量在日常应用中，对各种生物的危害肯定是十分巨大的；其次，激光只能实现极苛刻的点对点无线传输，要想跟随设备移动应用，它对跟踪技术的要求也极为苛刻，这样的跟踪技术在小型设备上还难以实现，成本也不会低。
电磁感应是已有的无线电源“老”技术，其原理是当初级线圈两端加上一个交变电压时，磁芯中就会产生一个交变磁场，从而在次级线圈上会出现一个相同频率的交流电压，电能就从输入电路传输至输出电路。但这种技术有先天的缺陷，那就是电磁感应方式传送能量较小（一般只能实现30%～45%的传送效率）、传送范围极小等（设备必须放在充电座上才能充电，不能将设备任意摆放），难以全面地满足设备便携的使用需求。所以它目前仍还处于有线之外的附属传输装置地位。
除了已有的“贴身”电磁感应技术外，要想在较远距离（非“贴身”传输）无线传输电能，目前最具发展潜力的技术就是利用电磁谐振或磁共振技术原理研发的技术。为什么磁共振能传输电能呢？研究人员进行了举例说明——在现实生活中，一些人曾遇到过装有酒水的啤酒瓶或饮料瓶无故爆裂的情形。
其实造成这类事故的原因并不在于瓶子本身有多么严重的质量问题，根本原因在于某种声波与瓶子产生了共振。当外界的某种声音频率与装有酒水的瓶子的共振频率正好相同时，便可能造成那个瓶子在短时间内接收并积累很多能量乃至爆裂。
利用这种原理，人为让两个物体间产生相同共振频率，便能有效地实现无线能量传输。在具体应用上，各大厂商的研发人员利用铜制线圈作为电磁谐振器，一团线圈放在传送电力方，另一团在接收电力方。当传送方送出某个特定频率的电磁波后，经过电磁场辐射共振到接收方，便可实现电能的无线传输。
在早期的灯泡实验中，麻省理工学院的研究小组用两个铜线圈作为电磁共振器（被称为Witricity技术）。其中的一个线圈连接在电源上作为发射器，另一个线圈连着灯泡，作为能量接收器。通电后，发射器能够以10MHz的频率振动，但它并不向外发射电磁波，而是在它的周围形成一个强大的非辐射磁场，这个非辐射磁场可以与另一个线圈（即接收器）协调进行能量传输。
安全问题受关注
在无线电源技术的推广中，人们最担心的就是其安全问题。比如这种高能量的微波或磁场在室内传播，是否会影响到人的健康？研究人员的解释是，日常生活中应用的很多物体，与电磁场的反应都很微弱，这样就让无线电力传输的安全性大大提升。实验中的两个铜线圈，虽然在彼此之间产生了强大的磁场，但是对周围环境的影响很小。并且在非辐射能量传输过程中，只有进行充电的装置才能接收到能量，而多余的没被接收的能量则被发射器重新收回，因此不会对人体造成影响和损害。
当然，究竟该技术在全面或普遍应用后会不会对人体产生个例影响，仍要进行更多的试验才能清楚。
无线电源技术发展现状
无线电源技术从广义上来看，将其称为“非接触式无线供电/充电技术”更为合理。包含类似电磁感应、电磁波这样的形式，目前电磁感应原理技术已有较广泛的应用基础。综合来看，以磁共振为代表的非接触式无线电源技术已成为各发达国家在电源技术领域研发推广的重点技术。从2007年开始，各国科学家纷纷展示他们在该领域研究的成果，让人们看到了无线电源技术走向普及的希望。
在欧美，麻省理工学院去年年中首次展示了Witricity电源，用它点亮了发电线圈好几英尺以外的一只白炽灯泡；富尔顿创新公司与摩托罗拉公司和赫尔曼-米勒公司合作，开发能给手机、MP3等小型电器充电的办公家具；Powercast公司利用无线电源技术为美国匹兹堡一家动物园的企鹅笼舍实现了远程充电，并展示了和荷兰飞利浦电子共同研发的无线照明器具及节日彩灯。
在日本，手机厂商已将“使电源线消失”的“非接触充电技术”纳入其手机研发的重中之重，应用了该技术的手机、无线耳机、数码相机等多种便携产品，只要把设备放到专用台上，就可以进行充电。村田制作所与EPSON共同开发的具备非接触式急速充电功能的“无线急速充电系统”，可将一些便携设备充电时间缩短至15分钟左右，供电效率可达60%～70%。并且在供电的同时，还可进行最大1200bps的数据传输。并且，一种无需插头与电源线且不直接接触电源就能充电的新型混合动力巴士已在日本投入试运行，该巴士采用的也是非接触式无线充电，在充电时，该混合动力巴士只要停在设置在不同站台的电源线圈的正上方，就能给车辆的锂离子电池快速充电，充电一次可行驶15公里。
在国内，我国科研人员也在努力寻求无线电源技术的实用化。如去年重庆市科委便已公开宣布，由重庆大学研制成功的中国首台大功率非接触充电设备已在重庆诞生。它也是一种以无线方式实现供电充电的新型电源装置，其供电功率可达500W，不用插头、不用电源线，只要将一个明信片大小的充电设备感应装置与能量接收装置对接，再将手机、MP3等设备轻轻地靠近充电感应装置，就可以实时取电。
写在最后：无线电源技术前景广阔
电源的不可移动性，让其与便携电子设备的设计初衷产生了巨大矛盾，而随着手机、笔记本电脑等设备的普及，此类用户对便携的需求度日益提高，内置超小型的无线电源市场前景将一片光明。最让人惊奇的是，一些公司公布的无线电源接收器的制造成本，竟然只要5美元。当然，无线电源技术的发展肯定也非一帆风顺，能量的损耗问题、共振电磁波产生的串扰问题、如何更有效地对供电或充电设备进行充电的ID认证（自家电器设备可在自家随意充/供，而在其他地方就涉及资费问题）等问题，都需要更妥善地去解决。
而随着以磁共振为代表的非接触式无线电源技术不断成熟，唯一可以肯定的是，在未来，无论居家还是行走在街上，当越来越多的无需电源线的IT或数码设备出现在大家面前时，你无须诧异。