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电磁波无线供电

电磁波无线供电

这个原理并不复杂,就是通过电磁波作为载体将能量传输给用电器。雷达和天线就是典型的例子。 电磁波实际上就是光,它的基本粒子是光子。光有这么个特性,就是光子的频率越高,能量就越高,但是频率越高,意味着电磁波(或者光波)的指向性越高,就越容易被障碍物遮挡。 我们采用的无线电通讯就是利用无线电所承载的能量来传递信息和数据,而无线供电必定也必须采 用这样的原理,没有其它选择。

刚才所提到的电磁波的基本特性也是目前发展数字通讯会遇到的基本问题。例如5G通讯,如果采用高频率的电磁波作为载体,如毫米波,就会遇到相比4G的低频波段来说有更严重的覆盖范围限制问题。


此外,要承载上百瓦甚至千瓦的功率,那么无线发射端的功率就要高于用电器功率数个数量级才行。因为电磁波是辐射的,是在各个方向上都要散射的,即便是用高指向性的天线来发射也不能防止波束散射,距离一远,功率就迅速衰减了,这个大家用wifi都有体验的。

因此要满足在电磁波覆盖 范围内的某一个用电器的功率需求,那么那个用来发射电磁波的天线可能需要超级强悍才行,太阳照射到地球表面的功率都达不到这个量级(想想:至少我们没有被太阳给烤熟,家用电器的功率烤熟一块肉还是足够的)。人类的安全功率密度是 1mW/cm2 (每平方厘米1毫瓦),是个很低的功率。一个100瓦的用电器 就需要10万平方厘米(合10平方米)的面积来接收。超过这个功率强度的电磁波对人是不安全的。

最后,接收无线供电的用电器还需要配备专门的接收天线,如果天线小了还不行,跟电磁波的波长不匹配也不行。如此一来对用电器的外观设计带来巨大的困难,本来用电器就要求小巧,但是得背一个大天线,那简直是倒行逆施。毕竟供能跟通讯不同,通讯只要有一点点能量就可以工作了,但 供能则需要大量的能量。能量发出来了,但接收不良,那也是无线供电技术的巨大瓶颈。