[TechoScience] Xiaomi voudrait recharger les smartphones à 3 mètres !

[GBo]

On en parlait sur d'autres discussions, la recharge sans fil est parfois controversée non sans raison : plus pratique dans certains cas, elle est forcément moins efficace qu'avec fil, et ce d'autant plus que la distance avec l'objet à recharger augmente...
Et voilà que le constructeur Chinois jette une grosse poignée de sel sur le débat en un tweet, celui présentant son système "Mi Air Charge" comme un grand pas pour l'humanité des anciens "branchés" (en anglais):
https://twitter.com/Xiaomi/status/1354982631411052544
Comment y arrivent t'ils ? avec quelle efficacité ?
Ce sont ces aspects techniques de la question qui m'intéresse de débattre ici, les autres aspects (sociologiques...) étant de toute façon hors scope du forum FS.

Article plus complet (en anglais):
"Xiaomi introduces Mi Air Charge, wireless charging from across the room"
https://www.gsmarena.com/xiaomi_intr...news-47461.php

cdlt,
GBo
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[GBo]

Je n'avais jamais remarqué qu'il y avait des hashtags sur youtube, incroyables tous ces commentateurs spontanés :
https://www.youtube.com/hashtag/miaircharge
cdlt,
GBo

[titijoy3]

ça fera un peu plus d'ondes électromagnétiques ..

[GBo]

Oui et des ondes électromagnétiques de longueur millimétrique, ce qui va probablement interférer avec certaines bandes la 5G/6G...donc pas glob pour les télécomms...

Quelques réflexions de ma part à la lecture de l'article:

- le dispositif n'est pas en vente, je ne sais pas même pas si un prototype existe (mais je n'ai aucun doute sur la faisabilité technique de la chose)

- si ce dispositif existe un jour, il faut remarquer que la station de charge aura la taille d'un gros pouf : en effet outre l'électronique, il doit être équipé d'un grand nombre d'antennes (144 dit Xiaomi) afin de pouvoir former et diriger un faisceau EM (technique dite du beam forming comme en 5G justement) vers le(s) objet(s) à charger, il n'y a donc pas de miniaturisation possible

- la partie mobile du dispositif dispose aussi de plusieurs antennes (14 dixit le constructeur) et devra être intégrée au smartphone ou aux autres dispositifs compatibles avec cette station de charge

- la charge sera assez lente (mais automatique dès que l'objet sera à porté de beam) puisqu'il n'est question d'une poignée de Watts bien sûr (à diviser par le nombre de faisceaux simultanés je suppose, s'il y a plusieurs objets à portée de charge)

[A voir en vidéo sur Futura]

[Gwinver]

Bonjour.

si ce dispositif existe un jour, il faut remarquer que la station de charge aura la taille d'un gros pouf : en effet outre l'électronique, il doit être équipé d'un grand nombre d'antennes (144 dit Xiaomi) afin de pouvoir former et diriger un faisceau EM (technique dite du beam forming comme en 5G justement) vers le(s) objet(s) à charger, il n'y a donc pas de miniaturisation possible

Avec une longueur d'onde de 1 cm (et un espacement du même ordre de grandeur entre éléments), 144 éléments donne un carré de 12 x 12 cm ce qui n'est pas trop encombrant.
Il faut cependant voir la disposition des éléments, car il faut être capable d'orienter le faisceau sur 360°.
Une première possibilité est un réseau à plat et une orientation type "end fire" mais le gain est faible, donc la largeur du pinceau est large. Sinon, placer les éléments sur un cylindre, mais chaque direction ne "voit" qu'un nombre limité d'éléments et on retrouve une ouverture assez large.

Le millimétrique est aussi facilement masqué par des objets en général et les mains en particulier, il faudra veiller à ne pas masquer l'antenne de l'objet rechargé.

Les 5 W vont surtout contribuer à chauffer la pièce.

[GBo]

Sur la vidéo officielle de ce "teasing" marketing, la station a la taille d'un frigo de chambre d'hôtel...

Les 5 watts sont au contraire présentés comme la puissance reçue à 5 mètres par l'objet sous charge, mais j'imagine que c'est dans des conditions optimales : un seul objet à charger, et en vue directe de la station. La station doit consommer bien sûr beaucoup plus (électronique, pertes dans l'air qui restent inévitables malgré le gain d'antenne colossal), et c'est là que le bas blesse, entre autre souci (j'ai évoqué celui des interférences avec les télécomms).

[Gwinver]

Bonsoir.
Oups désolé, j'avais mal lu

144 éléments ne représente pas un très grand gain.
Pour faire simple, un élément au dessus d'un plan de masse a un gain de 3 dB, et le gain gagne 3 dB à chaque doublement du nombre d'éléments, à 144 éléments sur un plan de masse c'est de l'ordre de 25 dB.
L'ouverture à 3 dB en horizontal et vertical est de l'ordre d'une dizaine de degrés.
Il faudrait une très grande proximité pour que l'antenne de réception remplisse un cône de 10° d'ouverture.
Pour fournir 5 W, il faut une puissance émise importante, il est à craindre que les limites de sécurité soient dépassées.

[GBo]

Donc le gain serait de 3+3*log2(144) = 25 dB, on est d'accord. Mais c'est énorme 25 dB !
Et le faisceau "suit" le mobile à charger où qu'il soit dans la pièce, bien sûr, puisque c'est du beam steering.
Sinon je partage ton bémol sur la sécurité par contre, sachant qu'on a 5 W de mmW au niveau du visage (des yeux) si on porte de téléphone en charge à l'oreille...

[GBo]

Avec l'équation des télécommunications (aka "équation de Friis"), il doit être possible de calculer la puissance RF émise pour une réception de 5 W au niveau de l'objet à charger à 3 mètres en vue directe, connaissant les gains d'antennes théoriques Gt et Gr (Gt de 144 éléments en émission et Gr de 14 éléments en réception):
https://fr.wikipedia.org/wiki/%C3%89...espace%20libre.

[Gwinver]

Il faut relativiser, 25 dB c'est en gros 6 dB de plus qu'une antenne de site de téléphonie cellulaire dans les bandes classiques, avant millimétrique, (ouvertures H ~ 60° , V ~ 5 à 10°). On arrive à 25 dB avec un beamforming de 4 antennes de même polarisation.

Le faisceau suit, mais à une distance de 3 m, une ouverture à 12° couvre un cercle de 60 cm de diamètre.
La surface vaut environ 0.3 m². Au mieux, la surface d'un smartphone est de 0.013 m² (0.08 x 0.16 m²), soit seulement 4% de la surface du lobe à 3 dB, ce qui donne une idée du rendement du transfert.

[GBo]

Je me trompe peut être puisque non spécialiste RF bien que du métier télécomm, mais simplement en restant avec l'équation de Friis on aurait...

20*log10(3) + 20*log10(30*10^9) + 20*log10(4*pi/c) - (3+3*log2(144)) - (3+3*log2(14))

... un path loss à compenser de 32.6 dB, à 3 mètres en ondes millimétriques (j'ai pris 30 GHz pour être le + favorable).

Donc ça semble parfaitement irréaliste de penser pourvoir récupérer 5 Watts au niveau du dispositif à charger à 3 mètres de la borne.

[Gwinver]

Donc ça semble parfaitement irréaliste de penser pourvoir récupérer 5 Watts au niveau du dispositif à charger à 3 mètres de la borne.

On peut espérer que certains modes de réalisation puissent améliorer la situation, mais ça tend quand même vers le four micro-ondes.
On n'aurait que 10 dB de pertes en espace libre qu'il faudrait encore émettre 50 W.

Il est bien dit :

In its current state, Xiaomi’s remote charging technology can charge multiple devices with a 5W current within a radius of “several meters”. Xiaomi claims that physical objects don’t reduce the charging efficiency, but this must have some caveats.

Pour améliorer la situation, il faudrait :

rester au minimum vital à 3 m et n'offrir 5W qu'à très courte distance
utiliser un système complémentaire pour améliorer le gain, type lentille de Luneburg
utiliser des éléments d'antenne disposant de plus de gain que le patch de base sur plan de masse, une possibilité est d'associer des petits cornets de guide d'onde plutôt que des patchs, le gain atteint facilement 10 dB, au détriment de la dimension (mais la taille du pouf est bien adaptée).

Par contre, on ne peut pas faire grand chose au niveau du mobile.

[GBo]

Oui possible qu'il y ait des astuces de langage marketing, du genre il fallait lire "3 mètres OU 5 Watts", et pas "5 Watts à 3 mètres"
En tout cas ils auraient 17 brevets sur ce système (je ne les ai pas trouvé sur google patents mais peut être sont-ils en cours d'approbation, ou j'ai mal cherché).
Xiaomi est une boite sérieuse, attendons de voir la suite de ce teasing, s'il y a suite.