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手机充电的下一个时代来了。
#小米首发自研隔空充电技术#
今天上午十点半，小米发布了来自未来的充电方式：隔空充电，取名为 MI Air Charge，此次小米隔空充电功率达到了 5W，并且已经在基于小米 11 的工程机上实现。
考虑到手机日常使用的强度，5W 的无缝充电其实已经能够满足大众需求。并且小米的隔空充电，已经可以实现多设备充电、移动充电、边玩边充等功能。小雷认为，截止到目前，小米隔空充电方案，是技术可行度最高的方案。
为什么小雷会这么自信，这要从隔空充电的发展说起。
隔空充电的尝试
如今我们使用的无线充电源于电磁感应技术，这里温习一下高中知识：电生磁、磁生电，而变化的磁场产生电场。
无线充电器里的线圈会在你手机接触的时候，会不断改变充电器内的电流大小，生成变化磁场，由于电磁感应原理，你手机内部的线圈会将磁场变成电场，向手机充电。
图片来源：Belkin
不过，这种充电模式也有着很大限制，那就是传输距离短，并且需要线圈对准，手机才能够正确感应。
其实，关于手机远距离充电，一直都有人在探索解决方案，时至今日，可行的隔空充电模式变为了两种，一种名为磁场共振，另一种名为激光充电。
先说磁场共振，2007 年，麻省理工学院提出了他们的构思：将声音共振的原理活用到电磁波上，只要用两个“频率相同”的线圈，一端辐射特定频率的电磁波，在另一端就能引发共振，产生电力。
作为新一代无线充电技术，磁场共振可实现数米的传输距离，可传输功率也从瓦来到了千瓦级。
磁场共振，也是电气大神尼古拉·特斯拉感兴趣的内容。在一个多世纪前，特斯拉就做到了远距离隔空点亮电灯。
特斯拉手稿
如此成熟的磁场共振，为何迟迟没有进展？
磁场共振虽然实现了隔空充电，但它的缺点也很明显：若想在几米外进行充电，磁场共振需要强磁场作为基础，而强磁场有可能会产生健康风险，不符合国家安全规定。
因此，现在的磁场共振无线充电技术，一般都用在餐馆的“无线充电桌”：桌上内嵌一个小桌板，桌底则是无线充电器，可以隔着桌子进行磁场共振充电。国内已经有浙江微鹅科技，上海楚山科技等企业进行研发。
桌上的充电小桌板
和需要强磁场的磁场共振相比，激光充电显然要先进得多。大家都知道，激光是一束光直直发射出去，这恰好也是它的优势：相较于磁场的“辐射”，激光的能量密度高、方向性强，在安全性上更容易实现。
在科学性上，激光充电的可行性早已被证明，2010 年，LazerMotive 就通过激光提供能量让无人机在空中连续飞行 12 小时；2017 年，华盛顿大学就成功实现了手机的激光充电。
手机厂商也明显对激光充电更感兴趣：2020 年 4 月 1 日愚人节，OPPO 公布了名为“FreeVooc”隔空充电概念视频，虽然只是恶搞，但 VOOC 首席工程师张加亮的回应却耐人寻味。
在 4 月 25 日的视频中，张加亮更是直接表示，隔空充电在技术上已经可以实现，问题是成本过高，产品化有难度。
无独有偶，在去年 9 月，华为也向媒体曝光过激光充电的方案，华为表示，再经过两三代手机，华为就可以实现激光充电的量产化。
华为的激光充电演示图
今天，摩托罗拉也发布了自己的激光（可能是红外）隔空充电来“截胡”小米，可以看出，激光方案其实已经有了基本的可行性。
那为什么小雷还认为，小米的方案是迄今为止最成熟的呢？
小米的努力
相较于 OPPO、华为和摩托罗拉的激光方案，小米则将目光投向了毫米波。在小米的公告中，他们利用波束成形技术，将毫米波定向发送给手机。
虽然小米没有提到更多的技术细节，但毫米波如果成功的话，那它相较传统激光拥有更多优势。第一就是安全问题，激光虽然好，但最大问题就是能量过高，如果激光长期照射到手上，可能会产生灼伤，毫米波则要安全得多。
摩托罗拉和华盛顿大学的激光方案中，都采用了用手阻挡就会断电的方式，根据华盛顿大学的解释，他们其实是在担心激光灼烧皮肤。在华为的专利中，我们也能看到类似“保护系统”的描述，只要手阻挡到反射激光，就会立刻中断充电。
除了安全问题外，毫米波由于频率低、波长长，它的绕射性也比激光好很多。激光用手挡着，可能就会中断，而毫米波+波束成形，基本可以保证它能绕过小规模障碍物，至少在房间内肯定是没难度的。
小米的异物阻挡演示
而激光不成熟的另一大原因在于成本。激光充电至今都没有离开视距通信（LOS）的范畴，视距通信这一词代表着，激光充电是点对点直线传播，只要位置一变，就必须重新定位。
为了解决定位问题，激光充电沿用了 LOS 通信领域的常规手段，内置一个接收器进行定位。华为就通过内置接收器实现的这一方案，根据 OPPO 的概念视频和微博用户@薛定谔的英短咕咕咕 爆料来看，他们也使用了专用接收器实现重新定位。
而小米的解决方案更加聪明，既然都用了毫米波，那用天线不就完事了？在小米的方案中，“充电桩”采用的是 5 个相位干涉天线，而手机则内建了信标天线和接收天线阵列。相较于特定的激光接收器，天线无疑是手机厂商的强项，它也更容易集成到传统手机天线中。
从目前来看，小米的毫米波隔空充电对于手机的改装最小，小米 11 支持隔空充电的这一事实，也有力证明了毫米波天线技术的成熟性。更进一步讲，毫米波隔空充电的低成本，也让它有可能成为未来手机隔空充电的标准。
无线的未来
其实，小米的成功也不是一蹴而就的，在微博用户@颐心 的爆料中，小米隔空充电的构思在 MIX 3 时代（2018 年 10 月）就已经开始。在宣传中，小米也特别强调了“自研”二字，17 项技术专利和小型化天线阵列，也足以说明小米为此付出的心血。
近两年，小米在充电领域上的进步堪称飞跃，今年也在无线充电领域进行了大手笔投资（帝奥微电子、南芯半导体、纳微半导体等）。随着 IoT 家电的成熟，小米很可能会将隔空充电这项技术带到家电领域，音箱、台灯等产品会成为隔空充电的受益者。
而小米显然也并不满足于此，根据@薛定谔的英短咕咕咕 的爆料，小米有可能会将超宽频芯片（UWB）技术用于隔空充电的定位上。
UWB 技术在苹果生态中体现出了惊人的准确度
此前小米已经发布了“一指连”技术，各个设备之间的独立联动和测距，或许会让隔空充电的准确度和可操控性更上一层楼。
对于无线未来，很多厂商都有着自己的想法，苹果曾提出过 WiFi 充电、三星曾拿出过充电戒指……随着小米的惊艳出手，2021 年我们会在充电领域看到更多惊喜，它甚至可能是通过 IoT 设备的一张船票。
