革新无线电源：科学家在远距离充电效率上取得突破

目前的无线充电板主要利用短距离感应充电，虽然效率很高，但只能在靠近被充电设备的地方充电。新的研究表明，通过利用环形天线的辐射抑制能力，设备不仅可以以超过80%的效率在更远的距离上充电，而且可以在不同的方向上充电，为从移动设备到生物医学植入物等无数设备的无线电力传输的新时代铺平了道路。

阿尔托大学的工程师们已经开发出一种改进的长距离无线充电方法。通过增强发射和接收天线之间的相互作用，利用“辐射抑制”现象，他们加深了我们对无线电力传输的理论认识，超越了传统的感应方法，这是该领域的重大进步。

效率高于成本ng的距离

在短距离充电时，比如通过感应垫，利用磁场的近距离传输电能，效率很高，但在长距离充电时，效率会急剧下降。新的研究表明，通过抑制发送和接收电力的环形天线的辐射阻力，这种高效率可以在长距离上保持不变。

两个环形天线(半径3.6厘米)可以在相隔18厘米的地方相互传输能量。资料来源:Nam Ha-Van/Aalto University

此前，该实验室还发明了一种全向无线充电系统，允许设备在任何方向充电。现在，他们用一种新的无线充电动态理论扩展了这项工作，该理论更密切地关注近距离(非辐射)和远距离(辐射)的距离和条件。特别是，他们表明，在大约5倍天线大小的距离上，利用100兆赫范围内的最佳频率，可以实现超过80%的高传输效率。

阿尔托大学的博士后研究员Nam Ha-Van说:“我们想要有效地平衡能量传输和长距离辐射损失。”“事实证明，当环形天线中的电流具有相等的振幅和相反的相位时，我们可以抵消辐射损失，从而提高效率。”

评估无线电力传输的通用方法

研究人员创造了一种方法来分析任何无线电力传输系统，无论是数学上还是实验上。这使得在近距离和远距离上对电力传输效率进行更彻底的评估成为可能，这是以前从未做过的。然后，他们测试了两个环形天线(见图)之间的充电方式，这些天线相对于它们的尺寸有相当大的距离，确定了辐射抑制是有助于提高传输效率的机制。

“这一切都是为了找出无线电力传输的最佳设置，无论远近，”Ha-Van说。“通过我们的方法，我们现在可以将传输距离扩展到传统无线充电系统之外，同时保持高效率。”无线电力传输不仅对手机和电子产品很重要;电池容量有限的生物医学植入物也能从中受益。Ha-Van及其同事的研究还可以解释阻碍充电的人体组织等障碍。

参考文献:“具有补偿辐射损耗的有效中程无线传输”，作者:N. Ha-Van, C.R. Simovski, F.S. Cuesta, P. Jayathurathnage和S.A. Tretyakov, 2023年7月20日，物理学报。DOI: 10.1103 / PhysRevApplied.20.014044