不需要电力的超低功耗全新无线电传输技术方案

一种新的超低功耗通信方法乍一看似乎违反了物理定律。只要打开和关闭一个连接电阻和天线的开关，就可以无线传输信息。不需要给天线供电。

该系统与从环境中获取能量的技术相结合，可以产生各种传输数据的设备，包括微型传感器和植入医疗设备，而不需要电池或其他电源。这些技术包括智能农业传感器、无需更换电池就能植入体内的电子设备、更好的非接触式信用卡，甚至可能还有卫星通信的新方式。

除了拨动开关所需的能量外，传输信息不需要其他能量。在本文举的例子中，开关是一个晶体管，一种没有移动部件的电控开关，消耗的功率极低。

新的无线电传输技术完全不需要电力

一组工程师开发了一种新的无线电传输技术，似乎不需要任何电力。

所有的数据传输都需要能量，因为传输本身——无论是无线电、可见光还是声音——都携带能量。如果没有电源，能量将是“自由的”，这将违反热力学第二定律。但这种能量并不一定需要来自发射器。在许多情况下，例如当发射器需要小巧便携时，减少或消除其功耗是非常有益的。反向散射技术已经通过将电源移动到接收器上实现了这一点。但来自华盛顿大学和斯坦福大学的工程师团队开发了一种新的无线电传输技术，似乎根本不需要任何能量。

无线电传输工作原理是通过天线发射电流。发射机对数据进行编码的方法各不相同，但最简单的技术是像莫尔斯电码一样简单地开关电源。反向散射技术利用接收器的能量工作。在传统的反向散射装置中，接收器还包含硬件，以传输其自身的强大信号。发射器收集部分能量，并将其通过天线产生无线电信号发送回接收器。因此，发射器可以在没有直接物理连接的电源的情况下运行。然而，它仍然在使用电力——没有自由能。

这项新技术以不同的方式工作，但仍然遵循热力学的基本定律。在这种情况下，发射机所需要的唯一功率是用于拨动开关的功率(晶体管)。如果这是一个由人按下的机械开关，就像莫尔斯电码键一样，发射机根本不需要任何电力。另一方面，接收器需要很大的能量。

研究人员用冰箱来比喻它是如何工作的：

解决这个看似矛盾的办法是，我们系统中的接收器是有电源的，就像冰箱一样。接收端携带信号的电子被功率放大器有效地保持低温，类似于冰箱通过不断地将热量抽出来保持内部低温。发射机几乎不耗电，但接收机耗电很大，高达2瓦。这与其他超低功耗通信系统中的接收机类似。几乎所有的电力消耗都发生在一个没有能源使用限制的基站上。

这里的好处与我们看到的反向散射技术类似。因为发射机消耗的电能非常少(只够开关晶体管)，它不需要笨重的电池。这使得它成为医疗植入物和其他不能经常充电的设备的理想选择。接收器需要大量的电力，但它可以安装在连接到市电或大电池的基站中。这项新技术比反向散射系统更简单，这可能使其在某些情况下更经济、更实用。

展望未来，工程师们打算专注于提高他们的新技术的范围和它可以携带的数据量。

编辑：黄飞