近日，据媒体宣布，同多数大型零售商一样，美国沃尔玛百货公司正在操持用小型电子屏幕取代货架上的纸质标签，这样就能快速、低成本地变动价格并进行匆匆销。但从纸片到屏幕的转换又面临一个问题——屏幕须要电力。目前，沃尔玛正在同奥西亚公司互助，采纳“远间隔充电”技能，也称“隔空充电”（Cota）来办理这个问题。
隔空充电，听起来很神奇的样子，其事理是什么，究竟是若何实现的？
隔空“网络”电磁能实现充电
“沃尔玛这种‘隔空充电’的事理并不深奥，它是‘无线充电’技能的一种详细运用。”近日，北京理工大学打算机网络与对抗研究所所长闫怀志在接管科技日报采访时说。
闫怀志先容，所谓无线充电，是指采取非物理打仗办法实现的电能无线传输技能。
无线传能的设想由来已久，早在100多年前特斯拉就提出通过大气电离层来实现环球无线供电的设想。
能量守恒和转换定律在自然界普遍适用，电磁空间也不例外，这一点可以用楞次定律来证明。楞次定律的实质是“感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变革。当线圈中的磁通量增加时，个中感应天生电流的方向与使它所产生的磁场方向相反，而当线圈中的磁通量减少时，则感应天生电流的方向与使它所产生的磁场方向相同。正由于电磁感应征象同样遵照能量守恒和转换定律，因此人们能够通过电磁感应来实现能量的转换和传播。
“详细来讲，沃尔玛采取的这种隔空充电办法，是由一个电能发射器供应能量源，在特定的方向范围内发射一定频率的射频谱，由此创建一个三维的电磁能量空间。”闫怀志阐明说，在该射频旗子暗记所覆盖的空间范围内的电子设备，如果配有相应频谱的旗子暗记吸收装置就可以吸收该旗子暗记，实现与发射真个电磁感应，从而可以隔空“网络”发射端经由空气传播而来的电磁能量，实现吸收电子装置的无线充电。
北京邮电大学信息与通信工程学院副教授尉志青进一步阐明说，沃尔玛隔空充电设备的事情事理和WiFi、蓝牙相似，由一个发射机和多个吸收机组成。发射机内部集成了数百根微型天线，而吸收机只有硬币大小，安装在须要充电的设备上。吸收机会在电量较低时给发射机发送充电的要求旗子暗记，发射机吸收到要求旗子暗记后以每秒100Hz的频率为设备充电。在掌握充电的APP中，可以指定充电设备和充电策略（例如优先为电量低的设备充电），最多可以同时为32台设备进行充电。
人们关心的这种隔空充电技能所能达到的间隔和充电韶光，闫怀志表示，紧张取决于两个成分，一是发射装置的无线频谱发射功率，二是该无线频谱的发射频率。
据先容，沃尔玛的这种隔空充电装置的实验室原型系统是CotaTile，发射功率为20瓦，间隔1米远的设备吸收功率大约为6瓦，间隔2米远的设备吸收功率为2至3瓦，最远可为间隔10米的设备充电。
你还能见到这些无线充电技能
除了这种隔空充电的办法外，当前常用的无线充电办法还有很多。
闫怀志先容，首先是电磁感应技能无线充电，又称为Qi标准无线充电。目前市情上小米、华为、苹果的最新机型运用的无线充电大多采取的是这种办法。用户可以将手机放在充电底座上充电而无需充电线。
尉志青说，其事情事理是，无线充电底座和手机分别安装了发射线圈和吸收线圈，利用电磁感应征象，当两者靠近时，充电底座内的发射线圈接入互换电产生交变磁场，磁场的变革让吸收线圈内产生电流，从而将能量从发射端转移到吸收端，即从充电底座向手机进行供电。这种办法的优点是充电效率较高，智好手机充电效率可达80%，不敷之处是充电间隔较短，常日须要将手机紧贴充电底座。
其次是电磁共振无线充电，这种充电办法采取谐振器件使得发射端与吸收端达到同一频率，而同样的共振频率是能量转移的必要条件，通过磁场共振就能实现电磁能量的交流。比较于电磁感应，这种办法的优点是无需“紧贴”，智好手机充电间隔可达10厘米，但其充电效率略低，常日不敷70%。
此外，还有无线射频技能，该技能以空间电场作为能量传输媒介，在互换电磁场的浸染下，产生交变电流，从而实现电能的远间隔无线通报。这种办法的优点是充电间隔远，不敷是电磁辐射强、转换效率低。
“无线”虽好面临寻衅也不小
“相对付有线充电，无线充电的上风非常独特，包括利用的便捷性、传输的安全性、装置的紧凑性以及环境融入性等，但也存在着诸多寻衅，详细表示在技能和非技能两个层面。”闫怀志说，技能层面看，无线充电涉及电能旗子暗记无线发射、高频转换、耦合线圈设计、系统协同掌握、电磁屏蔽以及电磁滋扰等技能难题。例如，虽然从近间隔的RFID设备、智好手机、平板电脑、智好手表、助听器等，到远间隔的无人机乃至是太空中的航天器，均可采取隔空充电的办法充电。但由于隔空充电利用的是电磁感应事理，因而任何毁坏或削弱电磁频谱旗子暗记传播的成分，如电磁屏蔽、功率不敷、频率不稳等，均会对其造成致命影响。非技能层面则存在着无线充电设备本钱较高、技能标准难以统一、"大众年夜众对电磁辐射存有疑虑等问题。
但他相信这些问题必将随着技能的进一步发展而得到有效的办理。
尉志青补充道，无线充电最大的问题是充电效率低，一样平常只支持5W的充电功率，轻微快速的充电也只有7.5W功率。此外，关于"大众年夜众对无线充电可能带来的电磁辐射的担忧，须要企业和评测机构进行严谨的试验、广泛的科普宣扬，才能打消"大众顾虑。由于无线充电的充电范围较大，未来在物联网领域将有广阔的运用前景。
