无线充电不只有Qi，详解WiTricity的突围武器

　　对于无线充电，大家了解得最多的应该是WPC推动的Qi标准，另外还有来自A4WP和PMA的相关标准，然而这几大联盟虽然能够实现无线充电，但由于都是采用电磁感应实现电力传输，因此有着各种各样的制肘。就拿应用最广的Qi标准来说，在实施无线充电的时候，不但对手机的摆放距离有要求，同时在手机的摆放位置上要求都比较苛刻。就方便应用来说，这种充电方式未免能够吸引更多的消费者的兴趣。

　　而美国WiTricity公司早前推出的无线充电技术则可以完全解决这些问题，由于采用了磁共振的无线充电技术，它允许手机离开充电器的一段距离充电，同时对位置要求要没那么严格，同时还可以同时为多款设备充电。而它能做到的不仅仅是充电。难道这才是无线充电的未来？

　　Witricity的前世今生

　　代号为“Witricity”的技术最早是由美国MIT助理教授Marin Soljacic发明的，他并在前几年的美国物理研究所举行的工业物理论坛上介绍了这一成果，据之前的展示，他们可以达成了透过无线充电的方式点亮两公尺外的60W灯泡的初步目标。之后该技术相关团队就从MIT独立出来成立了同名的Witricity公司。

　　不同于Qi等标准的电磁感应式充电，Witricity是以磁场共振的方式来实现无线供电。而实现无线传输电力的关键在于磁场耦合共振器（Magnetically Coupled Resonator），也就是图1中左右两端的线圈装置，同种的共振器是一对用6毫米铜线缠绕5.25圈，具备电感电容（LC）特性的线圈型天线，其LC共振频率为9.90MHz。

　　

　　图1

　　这个技术的关键在于非辐射性磁耦合的使用。“两个相同频率的谐振物体将会产生很强的相互耦合，而只有与远离谐振环境的物体有较弱的交互，” Soljacic表示，“正是物理原理实现了非辐射性无线能量的传输。”

　　目前，磁耦合被用于短距离范围，以对电池进行充电，如在电子牙刷中，但它要求正在充电的设备非常靠近感应线圈，这是因为磁场能量随着距离变大会迅速丢失。在传统的磁感应中，距离只能通过增加磁场强度来增加。

　　另一方面，WiTricity使用匹配的谐振天线，可使磁耦合在几英尺的距离内发生，而不需要增强磁场强度。其它组织则演示了较长距离的射频无线功率传输，但传输的功率只有几微瓦到几毫瓦。

　　演示装置（图2）包括直径约为3英尺的匹配的铜线圈，以及与电源相连的工作频率在兆赫范围的传输线圈。接收线圈在非辐射性磁场内部发生谐振，并以相同的频率振荡，然后有效地利用磁感应来点亮灯泡。

　　

　　图2

　　Soljacic在灯泡演示中让他的整个设计团队成员站在发送和接收天线之间，这表明谐振天线甚至其间有有物理存在时也能保持耦合。灯泡继续发光，而不受障碍物的影响。该团队声称，如果没有匹配天线产生的谐振，那么将会有一百万多倍的能量被用在传输线圈中，以实现传统的非辐射性磁感应。

　　MIT的实验配置如下：

　　一对半径30公分的LC共振器，彼此距离两公尺，以及在接收端上配置的60瓦灯泡（图7）。首先，从Colpitts共振器利用电磁诱导将电力送到传送器的线圈，然后因磁场共振，将电力传送到接收器的线圈，之后再利用电磁诱导提供电力给电灯而发亮。乍看之下整个系统似乎找不到电容器，但其实是分布于导线中的静电容量就是电容器。实验系统的共振频率约为10MHz，与利用Maxwell方程式所解出来的理论值相当一致。唯一还须进一步说明的是纯铜的Q值为2，300，而系统的实际测定值为1，000。目前研究团队认为这是导线表面氧化所造成的。因为10MHz的高频将对导线造成集肤效应（Skin Effect），使电流仅在导线表面10微米薄层流过。