iPhone7與無線充電還有多遠？2016-06-01 05:25:00[ http://www.cctime.com/轉載 ] |責編：胡振偉
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最近iPhone7的爆料消息層出不窮，從外形設計，接口改善，到新技術的應用等等，而且這兩天又爆出瞭可信度極高的iPhone7諜照圖片。
一些可靠數據顯示，iPhone7會配備雙攝像頭，取消瞭3.5mm耳機插孔，采用Lightning接口的數字耳機。
那麼問題來瞭，隻剩下一個共用接口，手機充電時想用耳機怎麼辦？
很多人猜測iPhone7或者8會使用無線充電技術來解決充電問題。那麼蘋果到底會不會配備無線充電呢？在諾基亞、三星紛紛應用之後，手機巨頭廠商裡隻有蘋果還處在觀望狀態，這是不是蘋果將推出這項技術的契機呢？
iPhone7諜照、lightning接口的數字耳機
黑科技階段的遠場技術
為瞭更好地回答這個問題，瞭解一些無線充電技術的知識是十分必要的。無線充電是利用看不見的“場”來充電的，根據“場”的性質可以分為近場和遠場兩大類。
無線充電技術分類圖
遠場主要是通過電磁波或聲波傳遞能量，其優勢在於能量的傳輸距離相對較遠。波蘭一傢名為TechNovator的公司推出的XE產品就是使用此種技術。XE的傳輸距離可以達到5米左右，最大可以在十多平方米的范圍內為用電器充電。
TechNovatorXE產品
瘋傳與蘋果合作開發無線充電的Energous公司，也是使用電磁波傳遞能量，傳輸的距離可以達到4.75米。當用戶走進一間充滿“充電信號”的房間時，手機便會自動充電。
Energous技術演示
從用戶體驗的角度來說，遠場無線充電技術的優勢十分明顯，不過從技術應用角度看來，蘋果使用此項技術的可能性卻非常之低。因為此項技術使用電磁波傳遞能量，電磁波的功率被增大，相應的對人體的輻射強度也被增強。至今，Energous公司的產品仍無法通過美國FCC認證，產品面市也更無從談起。
為避免輻射，不使用電磁波而使用超聲波，這是另一傢美國公司Ubeam的技術方案。充電器發出具有較高能量的超聲波，接收器收到超聲波使其帶動一個“壓電晶體”振動，從而產生電流。超聲波是公認的無輻射聲波，B超就是一種常見的超聲波應用案例。業界也有消息曝出蘋果剛剛從Ubeam挖走瞭兩名硬件工程師，如果消息屬實，這項技術也許已經在蘋果的研發名單上。
Ubeam技術演示
那麼蘋果會不會使用Ubeam的技術呢？超聲波傳遞能量的過程中，若是遇到障礙物，大量的聲波會被反彈，隻有極小部分聲波能夠進入到物體之中。手機外殼、人體等物體都會阻擋大量的超聲波，那麼真正能夠進入到手機的能量則少之又少。因此，使用超聲波無線充電的效率是極低的，如果這項技術沒有進一步的發展改造，勢必會造成巨大的能量浪費，這也與蘋果公司的理念相違背。
沿用多年的近場技術和難題
與還屬於黑科技階段的遠場技術不同，鑒於效率、可用性等因素，目前市場上主要使用的無線充電技術基本都屬於近場技術。近場是利用磁場傳遞電能，其優勢在於能量的傳輸效率高，無輻射。更進一步，近場技術也分為兩種，分別為磁感應和磁共振技術。
磁感應技術是利用兩個線圈，一個發射（發射線圈）變化的磁場，一個接收（接收線圈）變化的磁場並將其轉換為電能的技術。若是發射線圈尺寸和接收線圈尺寸大小相似，緊密貼合，完全對準，就稱之為“強耦合”。強耦合是一種可與有線充電效率相媲美的無線充電方式，效率高達75%以上，並且漏磁現象和發熱量都很少。
強耦合狀態示意圖
美國QI無線充電標準就是使用強耦合技術。中國市場上90%以上的無線充電產品都是遵循QI標準，甚至三星也不例外。
為瞭滿足強耦合條件，在使用過程中需要做到兩點：
（1）手機放在充電器上保證兩者緊密貼合；
（2）手機背面的接收線圈和充電器裡面的發射線圈要對準。
不過在實際應用中，對準一直是用戶應用中的一個大難題。充電器與手機大小不成比例，手機屏幕會擋住線圈和標準充電位置，加之產品使用時沒有相關的對準提醒，用戶隻能憑感覺進行對準放置。一旦沒有對準，充電效率就會大大降低，甚至出現一晚上手機都沒有充滿一半電的情況，並且還會伴著手機發熱，電池損耗等弊端。
三星無線充電器，經常會發生對不準，充電效率低的情況
AppleWatch的無線充電技術也是同樣的強耦合原理。為解決充電的對準問題，蘋果把充電器表面做成瞭弧形方便對準卡位，並且使用磁鐵做配合，磁鐵的吸引力使得表盤與充電器之間自然就可以對準並且緊密貼合。從用戶角度出發的極致體驗設計，這就是蘋果的偉大之處吧。
AppleWatch無線充電器
在國內，同樣有一傢公司也在嘗試解決對準與效率這個難題。這套叫做麥極客的無線充電產品，將接收線圈裝入到手機支架當中，手機放到支架上，用戶很容易就可以將支架和充電器貼合對準，巧妙地解決瞭對準與效率的難題，並且他們還做到瞭10W以上更高功率的充電。這種實用的設計方式，尤其適合桌面充電的應用場景，在保證瞭便捷的同時，還保證瞭充電效率。
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麥極客無線充電器
磁共振技術的應用
強耦合雖然充電效率高，但仍要貼合和對準兩個動作，用戶體驗感比遠場的技術方案差瞭很多。不過，一旦發射線圈和接收線圈不貼合距離變遠，也不再對準，那麼充電效率會極具下降，這種狀態叫做磁感應的“松耦合”狀態。
為瞭提高松耦合的效率，共振的方法就被引入進來，發射線圈和接收線圈在一個較高頻率共振會使得能量傳輸更有效率，這種方式就叫做磁共振技術。早在1891年，尼古拉-特斯拉就將磁共振技術應用在磁感應的能量傳輸之中。
美國WiTricity公司則是最早研究磁共振技術的公司之一。2014年，該公司就對外發佈瞭這項技術的原型機。如圖，利用磁共振技術，在整個綠色區域內都可以進行無線充電，不再需要對準，且可以放置多部手機同時充電。但是為瞭保證充電的效率、發熱問題，手機仍需要與充電器貼合，不過這已經大大解決瞭對準難這個問題瞭。
WiTricity原型機
雖然兩年多前就發佈瞭原型機，但直到今天，WiTricity仍然沒有發佈可以商用的產品。根本原因在於，雖然磁共振技術提高瞭傳輸效率，但是其仍低於強耦合的傳輸效率，隻有40%左右。低效率會產生大量的熱量，對溫度限制要求較高的用電設備來說很難應用。更重要的是，由於發射線圈面積較大，在使用過程中會產生更多的電磁泄漏，EMI和EMF等官方機構的認證更是無法通過。
因此，磁共振技術還有很多技術細節需要完善和發展，這項技術的普及也還有很遠的路要走。
蘋果的抉擇
幾種技術各有千秋，而結合蘋果已經在AppleWatch上小試牛刀，強耦合技術方案很可能成為蘋果最佳的選擇。
但是，我們註意到，還有一個最重要的變數，那就是金屬！不論是近場技術還是遠場技術，金屬對場都有屏蔽和吸收作用。隻要iPhone7繼續延用金屬後殼，就無法使用任何一種無線充電技術。與此同時，一傢長期為iPhone提供外模框架的臺灣公司，最近剛剛透露iPhone7或iPhone8或將摒棄金屬，轉而使用玻璃外殼。
這會不會是蘋果將正式推出無線充電功能的伏筆呢？如果蘋果宣佈加入這場無線充電變革，這項技術的風口也許即將到來！
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iPhone7玻璃外殼假想圖
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