基于不同通信协议的射频无线充电技术

近日，无线充电方案公司Energous宣布其新技术“WattUp”正式落地，搭载该技术的物联网设备可以通过射频无线充电的方式，完成隔空充电，功率传输距离最长为10米，且对接收端的摆放位置与方向没有要求。

据了解，Energous的方案中涉及到两种设备，分别为功率发射器和接收器。通常情况下，只要部署一个功率发射器，在以其为圆心的10米半径内，所有接收器都可以通过900MHz的频率接收到发射器的能量。

Energous的WattUp产品及解决方案（图源：网络）

对比传统的无源技术，该方案在部署和传输距离上的确有不小优势，但与此同时，也不禁让人想起更有优势的华为e-IoT（无源蜂窝物联网）技术，以及更早入局的小米隔空充电产品。不过让人更好奇的是，以上二者貌似都没了后续。于是，本文就来简单探究，射频无线充电能否成为一种新趋势，以及各家产品的竞争力和该市场的潜力又如何。

射频无线充电是什么？

在讨论市场和产品等问题之前，还需先简单介绍射频无线充电技术。

射频无线充电技术，在实现方式上隶属于无源技术，旨在让设备无需连接电线或插入电池即能使用。射频无线充电技术的基本原理是利用电磁感应和共振原理，将电能从发送端无线传输到接收端。具体来说，发送端的发射器通过产生高频射频信号来激励一个电磁场，并将电磁场向接收端传输，接收端的接收器则通过共振技术将电磁场转换为电能，并为设备提供充电。

目前，最常见且应用最广泛的射频无线充电通信协议便是RFID，此外也有更多通信协议在向无源化发展。

基于不同通信协议的射频无线充电技术

不难发现，不少通信协议的开发端已在积极布局无线射频充电，不过文首提到的Energous又有何特色呢？

Energous有何特色？

根据官方通稿，Energous的方案基于特定的900MHz工作，需要安装功率发射器和接收器，于是可以将二者类比为基站和标签，不过相比传统基站标签提供的通信、定位功能，该方案还能对标签进行充电。

在接受国外媒体采访时，Energous介绍了一些使用案例。比如某服装零售商在仓储管理中大范围部署WattUp PowerBridge系统。通过该系统，可实现对一个仓库中近6500件服装进行实时信息跟踪与显示，且不需要电池供电。由于标签支持所有信息的实时显示与调用，所以在资产追踪应用上相比传统标签更胜一筹。

同时在运动追踪方向，Energous解决方案已经在美国大学橄榄球比赛中开始应用，将WattUp与UWB技术结合，可以实现橄榄球实时位置的精准定位，而WattUp还可以给佩戴在球员身上的传感器供电，从而更好地评估球员每场比赛的表现。

能够看出，在产品功能和应用场景上，Energous的确有不小优势。但要讨论相比已有产品其竞争力如何，Energous其实不占优势。

已落地的射频无线充电技术

各有千秋

RFID

众所周知，无论是商超、店铺中的电子价签，还是仓储、物流业中的电子标签，RFID标签已随处可见。不仅如此，RFID的子技术NFC，已将射频无线充电的市场扩充到了C端。

早在2020年， NFC标准官方组织NFC Forum就宣布，新的“无线充电规范”(Wireless Charging Specification，简称“WLC”)已经获得批准，最高能实现1W的充电速度。主要应用领域包括智能手表、智能手环、无线耳机、手写笔等小型物联网设备，目前意法半导体已在出货相关芯片。

WLC充电设备（图源：网络）

蜂窝

2022年6月，在中国移动携手华为举行的5G-Advanced双链融合产业创新成果发布会上，二者联合推出了e-IoT（蜂窝无源物联网）技术。

图源：5G-Advanced行动计划

据了解，基于该技术，设备可以直接通过基站获取能量，完成射频无线充电，并且可以实现室外200m，室内20m的覆盖。

但在应用落地上，截止发稿日，网络上还未出现由华为或中国移动落地的具体项目。不过在此前，笔者报道过另一家使用蜂窝通信完成射频无线充电的国产公司——《蜂窝无源物联网芯片已准备量产，要革谁的命？》，据了解，文中的智汇芯联微电子有限公司已在量产芯片。

毫米波

小米早在2021年初就推出了隔空充电技术，能够实现数米半径内，多设备也同时充电(每台设备均支持5瓦)，甚至异物遮挡也不降低充电效率。

据了解，隔空充电技术通过小米自研的隔空充电桩实现，其中内置5个相位干涉天线，用于对手机进行毫秒级空间定位；144个天线构成相位控制阵列，通过波束成形将毫米波定向发射给手机，手机通过微型信标天线接收，以实现远距离充电。

能够发现，其实在应用场景、传输距离、便捷度等方面，同类产品的发展都已比较超前。但事实上，这些已经落地的技术并非完全都已规模化应用，也就是说，射频无线充电的市场其实还有待开发，并且发展之路还有些坎坷。

射频无线充电市场庞大

但发展仍受限？

根据今日CNNIC发布的第51次《中国互联网络发展状况统计报告》显示，在物联网发展方面，截至12月，我国移动网络的终端连接总数已达35.28亿户，移动物联网连接数达到18.45亿户。而随着设备量的激增，其实对用户对设备的用电管理需求已经发生了变化。

一方面，有线供电有部署成本高、安装位置受限、位置变更成本高等缺点，所以越来越的场景中，电池更加适配。但在另一方面，其他的场景中，由于电池受尺寸、储量、换电成本的限制，所以更需要无源技术来满足。

因此，在日渐增多的物联网设备量面前，射频无线充电技术拥有非常大潜力。

不过对于射频无线充电技术而言，其未来发展还受到不小限制，主要包括以下几个方面：

首先，射频无线充电技术需要设备自身具有射频接收器，这限制了一些设备的使用范围。

第二，安全性问题也是射频无线充电技术需要解决的重要问题之一。由于射频无线充电技术的电磁波可能对人体产生一定的辐射危害，因此需要针对其安全性问题进行深入研究和探索。

第三，射频无线充电技术的标准化和规范化也是一个重要的挑战。在射频无线充电技术的发展过程中，需要制定相关的技术标准和规范，以确保不同设备之间的兼容性和互操作性。

编辑：黄飞