新型波动干涉技术大幅提升远距离无线充电效率

我们都知道天线在无线技术中扮演关键角色，包括信息和电力传输。无线通信系统已高度发达，但无线电力传输仍处早期阶段。

并非未尝试；大量研究致力于通过优化谐振器几何结构和周围元件，寻找更高效率的传能新途径。事实上，我们最近取得重大进展。

国际研究团队展示新概念，提升功率传输效率，可能通向可行的远距离无线充电。若实现，将惠及所有手机消费电子、医疗植入物甚至电动汽车。

通过电磁波在无导线情况下远距离传输足量能量极难。然而研究人员开发新技术，依赖干涉机制提供的波阻抗局部控制。

他们证明：用特定相位和振幅的信号（反向传播）相干激励输出波导，可提高接收天线效率。该信号形成独特干涉图案，在接收端提供最优波阻抗，最大化自由空间功率传输量。

这意味着什么？

通俗讲，无线电力传输主要问题之一是天线不吸收辐射，反而弹射小部分入射辐射。这两过程通常与耦合常数相关，当两过程耦合常数相同时，传输能量最大。

为保持耦合常数稳定，研究人员集成少量可配置电路模块，含电感和电容。此外，以特定振幅和相位传输信号，抑制耦合常数不平衡。信号也可配置改善波传输，无需改变负载。

图片来源：Krasnok / 德克萨斯大学

图中显示发射天线（右侧）辐射波（射频）。接收端天线通过同轴电缆将能量（蓝色波）传输至电池。电路发出的红波以最大化传输能量的方式发生干涉。

团队建立理论模型，通过全波数值模拟验证原理。使用信号发生器和两根天线在40厘米距离传输微波功率。同轴电缆进一步将接收天线连接至电路（如电池）。

他们演示该技术即使在耦合常数差异巨大时也能恢复最大能量传输。研究人员称，该技术可用于开发在剧烈变化环境下高效的无线能量传输系统。

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然而，制造无线电力传输设备的Witricity公司表示，该概念优势尚待验证。他们仍不确定是否值得尝试实施。

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