圖片：馬克·斯通/華盛頓大學。

布萊恩·桑托（Brian Santo），特約作家

構建自供電手機很容易。然而，沒有人推銷過，因為挑戰不在于制造一款無電池手機。它正在制造一款實用 的無電池手機。華盛頓大學的研究人員剛剛接近目標，他們開發了一種原型，該原型可以收集環境無線電信號和光線以維持手機的基本通信功能。

U-Dub 研究人員完全使用商用現貨 (COTS) 組件構建了他們的手機，并展示了使用它進行 Skype 通話的能力。他們報告說，他們的手機可以實時感知語音、啟動耳機并在上行鏈路和下行鏈路通信之間切換。

原型仍然有一些缺點，但考慮到障礙，它的開發是一項成就。研究人員需要創建一種設計，只需幾微瓦就可以維持長時間、不間斷的對話。這導致了一些有趣的設計選擇。

太陽能電池可以提供超過幾微瓦的功率，但它們被認為太大太笨重，不實用。研究人員在他們的論文中解釋說，其他無電池電源包括一組傳感器（例如加速度計和濕度和溫度傳感器），它們的循環速度都太慢，無法為手機通話提供持續的電力。

研究人員發現了兩種可能的連續能量來源：光和射頻功率。他們決定加入光電二極管并從基站射頻信號中收集能量。

射頻能量收集器由一個整流器組成，可將入射射頻信號轉換為低壓直流電源。光電二極管同樣輸出低壓直流電。該論文稱，無論使用哪種方式，信號都會被饋入 DC/DC 升壓轉換器，從而將電壓增加到手機微控制器和傳感器所需的 1.8 至 2.4 V。

供電選擇意味著手機的功率預算只有幾微瓦。這對其設計產生了影響。

手機一直依賴于數模和模數轉換器。然而，DAC 和 ADC 消耗毫瓦，因此 U-Dub 研究人員決定放棄它們。

相反，電話使用模擬反向散射直接從無源麥克風傳輸語音，并使用幅度調制從基站接收模擬語音。研究人員表示，用戶必須按下手機原型上的按鈕才能在發射和收聽模式之間切換，但該功能可以自動化。

U-Dub 方案需要對基站進行修改，它必須通過在存在和不存在 RF 載波的情況下對信息進行編碼來傳輸數字數據。“這款手機使用基于包絡檢測器的接收器來解碼數字比特，同時消耗幾微瓦的功率，”該論文稱。“基站使用 Skype API 來建立和管理與蜂窩網絡的連接。它實現了一個自定義狀態機來協調蜂窩網絡和無電池手機之間的連接。”

研究人員認為，如果基于他們的設計的無電池手機商業化，必要的基站電路將成為未來 Wi-Fi 路由器的廉價且容易的補充。

研究人員報告稱，到目前為止，由光電二極管供電的原型手機距離基站的距離為 50 英尺，盡管該論文詳細介紹了幾種延長距離的方法。

審核編輯 黃昊宇