當(dāng)人們的上網(wǎng)方式逐漸從有線向無線過渡的時候,更多的用戶會期待著電的傳輸什么時候能夠像網(wǎng)絡(luò)一樣擺脫線的束縛呢?在此,微軟亞洲研究院平臺器件組的研究員們將為你揭示無線桌面供電技術(shù)的可能. 

        當(dāng)前，數(shù)據(jù)的傳輸越來越廣泛地采用無線的方式，比如Wi-Fi, Bluetooth, UWB等等。然而，電能的傳輸基本上還沒有擺脫線的束縛，一般是采用直接電接觸的有線傳輸方式。 

         現(xiàn)在的移動設(shè)備,比如手機(jī)，PDA，數(shù)碼相機(jī)，mp3，筆記本電腦等，在充電或供電時，通常要把充電器或電源適配器(Power Adapter)一端連在市電電源上，另外一端連在移動設(shè)備上；或者把電池取出放在充電器上進(jìn)行充電。頻繁的插拔不但使用不便，且有安全隱患。目前，不同 的設(shè)備通常使用不同的充電或供電接口，出差時，有多個移動設(shè)備就需要攜帶多個充電器或電源適配器，不但不方便，而且造成了浪費(fèi)。 

          我們設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)了一種通用的無線供電桌面(Universal Wireless Power Surface)，只需將筆記本、手機(jī)、PDA等移動設(shè)備隨意放置在桌面上，便會自動地開始充電或供電（如圖1所示）。在桌面和移動設(shè)備之間不需要電源線的連接，電能以無線的方式從供電桌面?zhèn)鹘o移動設(shè)備。 

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        設(shè)想在未來，家里、會議室、咖啡廳、汽車、機(jī)場里等等都有這種無線供電的桌面，人們不再需要攜帶各種充電器或電源適配器，不再需要頻繁的插拔，只需要把手機(jī)、筆記本等移動設(shè)備隨意放在桌面上就可以自動地充電或供電了，不用再擔(dān)心電源的問題。 

          系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示，包括無線供電桌面和移動負(fù)載設(shè)備內(nèi)嵌的模塊兩部分。 

電能的無線傳輸是基于電磁感應(yīng)原理工作的。供電桌面內(nèi)的發(fā)射線圈和負(fù)載 設(shè)備內(nèi)的接收線圈構(gòu)成了一個可分離的疏松耦合變壓器，通過電磁感應(yīng)，供電桌面端電源輸出的能量以非接觸的方式傳送到負(fù)載設(shè)備，負(fù)載設(shè)備內(nèi)嵌有轉(zhuǎn)換模塊將交 流電轉(zhuǎn)換成負(fù)載設(shè)備所需要的直流電。供電桌面由很多小線圈組成，構(gòu)成了一個供電線圈矩陣，其中每個線圈都有獨(dú)立的開關(guān)控制是否導(dǎo)通。供電桌面只對負(fù)載設(shè)備 下面的一小塊區(qū)域線圈供電，其他沒有負(fù)載的區(qū)域不會發(fā)射電能。當(dāng)桌面上沒有負(fù)載設(shè)備時，整個供電線圈矩陣的每個線圈都是被關(guān)斷的。這樣不僅增加了系統(tǒng)的效 率，而且降低了電磁輻射。 

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          如何檢測出桌面上是否放置了負(fù)載設(shè)備，并能判斷出負(fù)載設(shè)備放在什么位置呢？我們提出并實(shí)現(xiàn)了RFID（Radio Frequency Identification）定位技術(shù)。 

每個負(fù)載設(shè)備都嵌入了RFID標(biāo)簽（tag），具有一個設(shè)備ID號。供 電桌面內(nèi)除了有供電線圈矩陣外，還有定位線圈矩陣和RFID 檢測器，用來讀取負(fù)載設(shè)備的RFID標(biāo)簽ID，判斷出負(fù)載設(shè)備是否存在，如果存在則判斷出其在定位線圈矩陣中的位置。沒有內(nèi)嵌具有合法數(shù)據(jù)的RFID標(biāo)簽 的物體，比如杯子、人手等，供電桌面不會對其下方的區(qū)域供電，保證了檢測的可靠性和使用的安全性。RFID標(biāo)簽內(nèi)除了含有設(shè)備ID外，設(shè)備的功率需求，負(fù) 載設(shè)備電池是否已被充滿等信息也可以通過RFID傳輸給供電桌面，供電桌面的信息也可以傳輸給移動設(shè)備。通過雙向地?cái)?shù)據(jù)通信，增加了系統(tǒng)的智能性。 

        負(fù)載設(shè)備的定位具有一定的精度，保證了設(shè)備隨意放置在桌面上，均能檢測到其位置，提高了使用的方便性。 

         對于電磁輻射問題，我們采取了多種安全保護(hù)措施。首先，沒有負(fù)載設(shè)備的地方不會向外輻射強(qiáng)電磁場，供電桌面只對負(fù)載設(shè)備下面的一小塊區(qū)域線圈供電，當(dāng)負(fù)載 設(shè)備被移走時，原來在其下面的線圈會停止供電。為了屏蔽供電時負(fù)載設(shè)備下面的電磁輻射，在供電桌面線圈矩陣的下面和設(shè)備模塊接收線圈的上面及四周均包裹著 磁性材料和金屬材料，在其內(nèi)部形成了封閉式的閉合磁路，極大地降低了泄漏出來的電磁輻射，并提高了系統(tǒng)效率。檢測負(fù)載設(shè)備位置時用的RFID是在超近距離 下工作，采用了較微弱的信號。 

         2006年3月，給約50W的筆記本電腦無線供電和充電的實(shí)驗(yàn)成功完成。目前，我們的無線供電桌面原型板長度和寬度均是30厘米，系統(tǒng)整體效率約為50%～60%。2007年4月，第一個完整的系統(tǒng)演示原型板已被運(yùn)往在美國的Microsoft Executive Briefing Center準(zhǔn)備做新技術(shù)成果展示。 

          我們正致力于進(jìn)一步降低系統(tǒng)成本和提高系統(tǒng)效率，使這項(xiàng)技術(shù)能夠早日普及，給人們的生活帶來便利。