第一個無電池的手機 通過收集環境電源進行通話

華盛頓大學的研究人員發明了一款不需要電池的手機，是跨越充電器、電線的重大飛躍。手機從周圍的無線電信號或光收集所需要的電力。該團隊還使用其無電池電話進行Skype通話，演示了由商用、現成組件組成的原型可以接收和傳輸語音並與基站通信。

副教授希厄姆·戈拉科塔表示：「為了通過從環境中獲取能源來真正實現低功耗運行的手機，我們必須從根本上重新思考這些設備的設計方案。現在我們已經建立了第一個功能性手機消耗幾乎為零的手機。」

該團隊在大多數現代蜂窩傳輸中消除了一個耗電的步驟，將模擬聲音傳輸到電話可以理解的數字信號中。這個過程消耗了太多的能量，因此設計一個可以依靠環境電源的手機是不可能的。無電池的手機利用手機話筒或揚聲器中的微小振動，連接到這些組件的天線將該運動轉換成蜂窩基站發射的標準模擬無線電信號的變化。這個過程基本上以幾乎沒有電力的方式在反射的無線電信號中編碼語音模式。

為了傳輸語音，手機使用來自設備麥克風的振動來在反射信號中編碼語音模式。為了接收語音，它將編碼的無線電信號轉換成由電話揚聲器拾取的聲音振動。在原型設備中，用戶按下按鈕在這兩個「發送」和「收聽」模式之間切換。

通過使用印刷電路板上的現成組件，研究小組演示了該原型可以執行基本的電話功能，通過語音傳輸數據和接收用戶輸入。使用Skype，研究人員能夠接聽來電，撥出電話，並與無電池電話聯繫。

學院領導Joshua Smith表示：手機是我們今天最依賴的設備。所以，如果有一個設備你想不用電池就可以使用，那就是手機。我們今天開發的概念證明是令人興奮的，我們認為它可能會影響未來的日常設備。

該團隊設計了一個定製基站來發射和接收無線電信號。該技術可以可以集成到現在通常用於撥打電話的標準蜂窩網路基礎設施或Wi-Fi路由器中。所有的電台塔或Wi-Fi路由器都可能會嵌入我們的基站技術。如果每個房子都有一個Wi-Fi路由器，你就可以在任何地方使用無電池的手機。

無電池手機仍然需要少量的能量來執行一些操作。該原型的功率預算為3.5微瓦。研究人員展示了如何從兩個不同的來源收集這種少量的能量。這種無電池的手機原型可以從基站發射到31英尺以外的環境無線電信號採集能量。利用大約一粒米大小的微小太陽能電池從環境光中獲取的能量，該設備能夠與50英尺遠的基站通信。

許多其他無電池技術，依靠環境能源，如溫度感測器或加速度計，通過間歇操作節省電力。工作後休息幾分鐘當他們收穫足夠的能量來完成下一個任務。相比之下，只要通話持續下去，一個電話就要求設備連續工作。你不能說句你好，再等待電話去休息收穫足夠的能量再來通話，收穫足夠的電力來保持通話，這是最大的挑戰 - 從環境無線電或光線實際收集的電量可以達到1或10微瓦，所以實時通話操作真的很難實現。

下一步，研究小組計劃將重點放在改進無電池手機的操作範圍和加密對話以保證他們的安全。該小組還致力於在使用低功耗的電子墨水屏幕的手機添加一個視覺顯示功能。

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