今天相信很多同学的朋友圈都被小米的一个新技术发布新闻刷屏了——小米在今天正式首发了自己自研的隔空充电技术。

 

 

虽然无线充电目前已经成为了手机、耳机等消费电子产品的标配,但小米此次发布的隔空充电技术还是令人大呼 NB,毕竟以往的无线充电技术需要手机与充电设备直接接触,而根据小米的宣传片,小米的隔空充电技术可以实现全屋范围内、所有电子产品同时以 5W 功率进行纯无线充电。

 

也即是说,小米的无线充电,更类似于一个充电功能的无线路由器,家中的手机、物联网设备可像接入 WiFi 一样,以无线的方式接入这个“无线路由器”并进行充电。

 

不过,隔空充电器,从视频上来看,非常之庞大,大概与一个空气净化器尺寸相当,更像是一个家用充电桩。不过考虑到隔空充电器内置复杂天线组与功率设备,这个尺寸还可以接受。

 

 

 

建议大家可以去看看小米公众号发布的原版视频,感受一下。

 

对我来说,看到这个技术真的很兴奋,可以说完全能解决我目前面对的痛点。一是因为我家物联网设备太多了,每个都要接根线,导致到处都是插座、插线板。二是我经常丢手机充电线,有的时候家里的充电线拿出去用,丢了导致回家无法充电。

 

更重要的是,这项技术真正使得家中所有设备都可以永远无线连接,随处使用,这才是智慧家庭真正应该有的样子。

 

隔空充电是怎么实现的呢?

咱们平时手机接受到的 4G、5G 信号,以及家里的 WiFi 信号,其实都是电磁波,而电磁波是带能量的,是需要用功率发射出去的,这才会有经常出现的不明真相的群众们剪电缆、拆基站“抗辐射”的新闻。

 

不过,用来通信的电磁波由于需要符合严格的国家标准,能量极其微弱,是不可能用来充电的。

 

而隔空充电的原理其实与无线通信类似,简单来说,隔空充电系统由一个无线发射装置和一个无线接收装置完成无线电力传输,发射装置发射电磁波信号后,接收装置可以捕捉到电磁波能量,通过检波、高频整流后得到稳定的电流,供负载使用。

 

但是,为了避免在使用隔空充电时电磁波的辐射能量太强损害身体,必然需要牺牲功率减少覆盖范围。

 

为了解决这个问题,小米在隔空充电中使用了目前 5G 基站最关键的一项技术:大规模天线阵列下的波束赋形。

 

在 5G 基站中由于使用了这项技术,可以使得天线发射的信号,不像以往那样没有方向性,而是可以像探照灯一样指哪儿打哪儿,直接找到手机的位置,把无线电信号精准的发射给它,这样就避免了无谓的能量损耗,提升功率,并使得给不同用户发送的无线电信号之间减少重叠,提升质量。

 

 

但是要实现波束赋形,基站的天线就不能使用单个天线,而要升级为天线阵列,即多个天线的组合,通过 N 个天线在发射信号时进行信号的幅度与相位调整,使得不同天线发射的信号组合起来时,在某些角度减弱,某些角度增强,进而形成有指向性的波束。

 

 

如果没有学过通信专业的同学可能想看懂上面这段话比较费劲,一句话总结:如果想要波束赋形,那么天线必须升级为天线组,天线组包含天线越多,发射的信号波束能量越集中、赋形效果越好。

 

目前运营商在现网主要采用 64 个独立收发天线的 5G 阵列天线,因此,咱们5G 网络中部署的 5G 天线,拆开外面的壳子,都是这样婶儿的,左图是拆开后漏出的天线阵列(每个小方块就是一个独立天线单元),右面是盖上壳子之后天线的样子。

 

 

既然天线阵列这么好用,为什么不再往上加天线数量呢?一是成本问题,二是大小问题。单个天线单元的尺寸,是和天线要发送的无线电信号工作的频率相关的,频率越低,天线尺寸要设计的越大。

 

但是目前国内使用的 5G 频率都是 2.6GHz、3.5GHz 这种中频,频率太低了,如果要实现天线阵列,天线尺寸太大。就算是目前的 5G 天线,也有大几十公斤沉、一个大号行李箱这么大,如果再增加数量,那么天线重量、面积就太大了,运营商挂天线的杆子上无法承受这么重的重量,而且迎风面太大也很容易被吹掉造成事故。

 

而这次小米发布的隔空充电的充电器,从视频上看,虽然肯定比一般充电器大很多了,但也就一个空气净化器的尺寸和重量。

 

但是,小米称:这款隔空充电器可是集成了144 个天线构成的相位控制阵列。比运营商的 5G 天线还多。

 

这是怎么做到的呢?

答案就是毫米波。毫米波指的是工作频率在 30GHz 以上频段的无线电波,对比目前运营商 4、5G 网络使用的 1-3GHz 频率,毫米波的频率在 10 倍以上。

 

因此,在这么高的频率上,天线尺寸可以大大缩减,这就是小米可以把 144 天线阵列塞在这么小尺寸的充电器内的奥秘。

 

既然毫米波这么好,为什么运营商不用?因为无线电频率越高、传播距离越近,因此在实现整个国家无线信号连续覆盖这样的场景下,毫米波没法用,覆盖范围太小,基站建设数量要数十倍于目前使用的频段。

 

而在家庭覆盖这样的小范围内,毫米波就可以发挥自己的实力了。

 

所以说,小米虽然推出了一款跨时代的充电设备,但其实包含的黑科技很多都是通信方面的,可以看出小米这么多年做手机在这方面的积累。

 

但是,关于这款隔空充电器还是要泼点冷水。

 

一是小米称其可实现多个设备同时采用 5W 的功率进行充电。而目前手机标配充电器,甭管有线、无线,都已经是 55W、50W 这个级别了。5W 对于手机充电来说绝对是龟速,尤其在一边使用一边充电的情况下。

 

 

但不是说 5W 就用不了,毕竟 iPhone11 标配的充电器还是 5W 的呢。

 

 

不过,5W 充电对于家里绝大多数小家电肯定是绰绰有余了。

 

另外,使用了本身辐射就比较强的毫米波、然后又要实现电磁波能量转化后足够充电的隔空充电,如何实现通过国家辐射标准,是一个很大问题,不过毕竟这还是一款实验性产品,目前没有商用,到时候看吧,肯定有法子。

 

最后,为什么小米要抢着把实验性的隔空充电技术这么着急推出来?当然不仅仅是给你手机用的,相信小米为了自己布局智慧家庭在下一盘很大的棋。