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RF遥控器和无线充电:值得期待的短距离技术

上网日期: 2008年02月03日 ?? 作者: Vivian Tang, 唐晓琪 ?? 我来评论 字号:放大 | 缩小 分享到:sina weibo tencent weibo tencent weibo


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关键字:短距离无线传输? 短距离充电? Zigbee?

Zigbee、近场通信(NFC)等小码流的短距离无线传输技术与靠电磁感应、无线电波、以及共振作用的短距离充电技术相比,有两大共同点:首先,它们的作用范围都在几十甚至几米之内(无线充电距离更短);其次,它们目前已经基本解决好了技术层面的问题,要想实现大规模商用,首要之急是尽快建立良好的生态环境。

从Zigbee发展进程寻找短距离无线技术新舞台

在不久前飞思卡尔于深圳举行的FTF China 2007上,汽车电子、MCU、i.MX应用处理器、联网技术等出尽了风头。与之相比,虽然并未占据显著展台,但是由于展出了Citygrow科技公司已经面市的Zigbee调光器、电源插座、1位/2位开关,以及台湾设计公司根据客户需求生产的Zigbee条码扫描仪(即将投入量产)等产品,Zigbee在本次FTF上同样吸引了众多工程师的关注。作为Zigbee联盟成员之一,飞思卡尔多年来一直都在努力推动Zigbee生态环境的建立。而此次相关产品的集中展示,也似乎证实了Zigbee支持者们的说法:全球Zigbee市场已经开始起步。

飞思卡尔无线及移动系统部无线电产品分部市场经理邝景亮向我们列举了一系列数字:2006年,全球Zigbee芯片组出货量达4百万片,收入超过2,000万美元;到2010年,该数字有望增长10倍,达到2亿美元。“其中超过80%的市场将属于2.4GHz频段的Zigbee。”Kwong介绍,“868/915MHz也会因为802.15.4 2006的发布和未来802.15.4c和802.15.4d的发布而受到推动。”

Zigbee的起步在于找到了合适的应用市场。例如,节能是ZigBee的一大特色,以飞思卡尔最新推出的MC1322x为例,“RF+MCU”解决方案的耗电量不足20mA,在睡眠状态时的耗电量更是仅为1-2μA。正因如此,不少OEM厂商将其用在了灯光控制中。“Zigbee特别适合灯光控制,因为电灯开关在99.9%的时间里都处于休眠状态,只会周期性地唤醒数毫秒来检查传感器或查询其他无线收发器,所以节点的总功耗接近休眠模式的功耗。”Kwong介绍,“此外,不同厂商之间的Zigbee产品还可以实现互操作。”

在控制领域,与1个蓝牙主设备仅可以链接7个从设备相比,ZigBee协议理论上可以在同一个网络中支持超过65,000个设备。“当然实际工作中无法实现65,000个节点,因为每一个点都使用相同的频段,同时传送和接收会使网络出现堵塞。在控制领域等实际应用中,几百个点最为合适,目前我们的产品最大可以实现数千个点同时工作。”邝景亮解释道。

截至目前,飞思卡尔在Zigbee上的产品已经发展到第三代了。据邝景亮介绍,第一代产品是单独射频部分;第二代是将射频和单片机封装在一个芯片中;第三代产品被称作套装平台(PiP, Platform in Package),以MC1322x为代表,将ZigBee应用的基础组件整合在单一套件中。MC1322x平台将一个32位MCU、一套完全兼容802.15.4的收发器、平衡-不平衡变压器,以及RF匹配组件全部整合在一个小巧的LGA封装中,几乎完全不需要外部RF组件。

不过,邝景亮也表示,Zigbee仍需要继续寻找能够实现大批量生产的决定性驱动力量。除了在展台中展示的产品,邝景亮还列举了几个客户目前正在进行的设计,如Wi-Fi网络探测器、同时可以带4个摄像头的家庭监控网络、佩戴在学生身上进行模糊定位以及紧急事故报警的安全网络等等。

事实上,除了监控、自动化、工业控制应用外,飞思卡尔还通过与索尼公司的合作,将Zigbee带入了家庭娱乐领域,而该举,很可能就此引发Zigbee的使用热潮。去年8月29日,索尼宣布其推出的15款新型“BRAVIA”系列液晶电视中,有13款配备了采用飞思卡尔Zigbee技术的无指向性RF遥控器,以此代替传统的红外线遥控器。“使用Zigbee技术,今后的遥控器不仅能够控制电视,还可以通过置于电视机上的按键寻找遥控器、同时进行DVD控制、照明控制、空调控制甚至DLNA及ECHONET标准家庭内网统一控制。”邝景亮表示,“今年年初,消费者就会在市场上陆续看到相关产品的推出。”

而如此诱人的RF遥控器领域并非只有Zigbee一个“玩家”,315MHz的RF、2.4GHz的超低功率RF以及蓝牙产品,都是该领域的竞争选手。目前,夏普已经将Cypress的2.4GHz射频技术用在其下一代互联网AQUOS遥控器中;而在家庭游戏系统中,任天堂的Wii、索尼的PlayStation 3等,则使用了蓝牙标准。与他们相比,Zigbee的最大优势就在于低功耗。

RF遥控器的出现无疑为几个短距离无线技术打了一剂“强心针”,同时也暗示着红外线在电视遥控器中超过30年的使用即将成为历史,虽然这在短期内还不会发生。因为与红外线技术相比,RF遥控器所使用的无线规格纷杂,很难像红外线遥控器那样通过调整实现兼容,因此邝景亮所提到的完美的智能家庭控制“蓝图”目前看来还很难实现。因此,对于RF遥控器而言,尽早建立行业统一标准,解决不同设备之间的互操作性问题,才能使该市场尽快起飞。

除了Zigbee技术,在短距离无线领域,蓝牙技术今年仍将保持迅猛的发展势头。有报告指出,随着手机蓝牙普及率的不断提高,2007年,全球蓝牙终端设备出货量预计超过了8亿个,比2006年增长40%以上,而游戏机设备在2007年已经超过蓝牙耳机,成为仅此于手机的第二大应用。而NFC技术,却由于涉及到支付安全、政府法规、产业环节紧密协调等方面的因素,在短期内仍然无法实现大规模应用。

短距离无线充电

2008年另一个值得期待的技术就是短距离无线充电。目前,中国市场上也在出售一种无线充电器,但是它并非真正意义上的无线充电,仅仅是一个备用电池。我们这里所讨论的无线充电器,是指不通过物理联接就能传送电能,实现为手机、MP3、蓝牙耳机等耗电量相对较小的电子产品充电的目的。当然,这是大家首先想到的应用手段,事实上,短距离无线充电还可以实现为低功耗无线传感器网络以及病人体内的医用植入设备进行充电。

目前,实现无线充电主要通过三种方式,即电磁感应、无线电波、以及共振作用。目前最为常见的充电垫解决方案就采用了电磁感应,通过初级和次级线圈感应产生电流,从而将能量从传输端转移到接收端,该解决方案提供商包括英国Splashpower、美国WildCharge和Fulton Innovation等公司。从Splashpower网站我们可以看到,该公司目前可以实现在一个充电垫上对一部数码相机和一部手机同时充电,但是该公司发言人也在近期表示,其首款带有Splashpower功能的消费类终端产品将不会于2008年下半年前面世。与之相比,Fulton公司的商业化表现更佳,已经宣布与摩托罗拉、家具制造商Herman Miller以及汽车部件制造商Visteon公司合作来推广其技术。事实上,电磁感应解决方案在技术实现上并无太多神秘感,中国本土的比亚迪公司,早在2005年12月申请的非接触感应式充电器专利,就使用了电磁感应技术。因此目前该领域供应商采取的措施,就是使产品尽早上市,成为该领域的“事实标准”,从而成为最终的事实标准。   

无线电波是另一个发展较为成熟的技术,其基本原理类似于早期使用的矿石收音机。该领域的代表公司Powercast表示,其最终研制的微型高效接收电路,可以捕捉到从墙壁弹回的无线电波能量,在随负载作出调整的同时保持稳定的直流电压。只需一个安装在墙身插头的发送器,以及可以安装在任何低电压产品的“蚊型”接收器,Powercast解决方案就可以将无线电波转化成直流电,在约1米范围内为不同电子装置的电池充电。目前,该公司已经与菲利浦公司签署了合作协议。

另一种尚在研究中的技术是电磁共振。由麻省理工学院(MIT)物理教授Marin Soljacic带领的研究团队利用该技术点亮了两米外的一盏60瓦灯泡,并将其取名为WiTricity。该实验中使用的线圈直径达到50cm,还无法实现商用化,如果要缩小线圈尺寸,接收功率自然也会下降。因此,他们预计在未来几年内,最终开发出能够安全为笔记本电脑和其它设备的无线充电产品。

任何希望能够进行无线充电的设备,都需要内嵌接收器,这很可能会增加产品的成本和重量,并形成一个“鸡和蛋”的问题。此外,不同公司的充电器和被充电设备的不相容,也将成为无线充电技术的真正难题,从而减慢消费者的接受速度。简言之,短距离无线充电技术由于涉及到可能的射频泄漏、授权的无线电波频段、标准化、成本等问题,其大规模商用还尚需时日。但是不可否认,移动电子产品对低功耗的追求(比如MP3可以用不到30mA的电流工作)为无线充电产品提供了一个广阔的应用空间。而且考虑到Apple、Motorola、LG以及NTT DoCoMo等著名公司对无线充电技术的关注,相信不久之后,带有“支持无线充电”字样的数码产品就将成为市场的主流。

表1:三种短距离无线充电技术比较
表1:三种短距离无线充电技术比较

作者: 唐晓琪, Vivian Tang






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