一款新型手机无需电池，而是从另一种来源获取所需的几微瓦电力：环境中的无线电信号或光。
研究人员还用这款无电池手机拨打了 Skype 电话，证明这款由商用现成组件制成的原型机能够接收和传输语音，并与基站通信。
“我们造出了我们认为是首款几乎不耗电的功能性手机，”华盛顿大学计算机科学与工程副教授、论文共同作者 Shyam Gollakota 说。该论文发表于《计算机协会交互式、移动、可穿戴与普适技术汇刊》。
“要实现手机从环境中采集能量运行所需的极低功耗，我们必须从根本上重新思考这些设备的设计方式。”
研究人员去除了大多数现代蜂窝通信中一个耗电的步骤——将传递声音的模拟信号转换为手机能够理解的数字数据。这一过程消耗大量能量，以至于此前无法设计出依靠环境能源运行的手机。
这款无电池手机转而利用手机麦克风或扬声器中的微小振动；当人对着手机说话或听电话时，就会产生这些振动。
连接到这些组件的天线会将这种运动转换为蜂窝基站发出的标准模拟无线电信号的变化。这个过程基本上是通过反射的无线电信号对语音模式进行编码，几乎不耗电。
为传输语音，手机利用设备麦克风的振动，在反射信号中编码语音模式。为接收语音，手机则将编码后的无线电信号转换为声音振动，由手机扬声器接收。在原型设备中，用户按下按钮即可在“传输”和“收听”两种模式之间切换。
研究团队使用印刷电路板上的现成组件，证明原型机能够执行基本的手机功能——传输语音和数据，并通过按钮接收用户输入。研究人员使用 Skype 接听来电、拨打电话并将来电者置于等待状态。
“如今，我们最依赖的设备就是手机。因此，如果有一种设备是你希望能够不靠电池使用的，那就是手机，”项目负责人、电子工程教授 Joshua Smith 说。“我们开发的概念验证原型如今令人振奋，我们认为它未来可能影响日常设备。”
研究团队设计了一款专用基站来收发无线电信号。不过，这项技术有望集成到标准蜂窝网络基础设施或如今常用于通话的 Wi-Fi 路由器中。
“可以设想，未来所有蜂窝基站或 Wi-Fi 路由器都能内置我们的基站技术，”研究助理、论文共同作者 Vamsi Talla 说。“如果每家每户都有 Wi-Fi 路由器，就能让无电池手机在任何地方都有信号覆盖。”
这款无电池手机在执行某些操作时仍需要少量能量。原型机的功耗预算为 3.5 微瓦。
研究人员展示了如何从两种不同来源获取这少量能量。无电池手机原型机可以利用基站发出的环境无线电信号供电，基站最远可达 31 英尺。
该设备利用一块约有一粒米大小的微型太阳能电池从环境光中采集能量，能够与 50 英尺外的基站通信。
许多其他依靠环境能源的无电池技术，例如温度传感器或加速度计，会通过间歇运行来节省电力。它们先读取数据，然后“休眠”一两分钟，同时采集足够的能量来执行下一项任务。相比之下，通话要求设备在整个交谈期间持续运行。
“你不能说完你好，就等一分钟让手机休眠并采集足够的电力来继续传输，”论文共同作者、电子工程专业博士生 Bryce Kellogg 说。“这一直是最大的挑战——实际上，从环境无线电信号或光中能采集到的电力只有 1 或 10 微瓦量级。因此，要实现实时手机操作，就必须开发全新的语音收发方式，这一直非常困难。”
研究团队接下来计划着重扩大无电池手机的工作范围，并对通话进行加密以确保安全。团队还在努力通过无电池手机传输视频，并利用低功耗电子墨水屏为手机增加可视显示功能。
这项研究由美国国家科学基金会和谷歌教职研究奖资助。
