前置知識(shí)：蘇聯(lián)的三進(jìn)制電腦，為什么被二進(jìn)制干掉了？【差評(píng)君】

很久之前看到了差評(píng)君的關(guān)于平衡三進(jìn)制的科普,在最近研究數(shù)據(jù)能量同步無線傳輸?shù)臅r(shí)突然有了思路。

經(jīng)典解決方案：電能是通過交變的磁場(chǎng)來傳輸?shù)?，未來最大化傳輸效率，目前用的最多的諧振傳輸，也就是通過感應(yīng)線圈與電容串并聯(lián)，在LC諧振點(diǎn)上進(jìn)行功率傳輸。而數(shù)據(jù)部分大多是采用諧波的形式，即通過調(diào)制的方式將高頻次的，包含有0，1數(shù)據(jù)的諧波加入到交變磁場(chǎng)中，在接收端再進(jìn)行解耦，以得到數(shù)據(jù)。

這樣的設(shè)計(jì)在日常體外的環(huán)境中來看貌似沒有什么問題，而且也有很多國(guó)內(nèi)的實(shí)驗(yàn)室在做這方面的研究。但是由于當(dāng)前考慮的是植入式無線數(shù)能傳輸，舉個(gè)栗子，即為人造眼球和長(zhǎng)時(shí)間植入物等進(jìn)行供電與數(shù)據(jù)交互，這就需要有極高的體積，穩(wěn)定性，安全要求。

那么這平衡三進(jìn)制和無線數(shù)據(jù)能量傳輸又是怎么扯上關(guān)系的呢？

我們來簡(jiǎn)短闡述一下什么是平衡三進(jìn)制：簡(jiǎn)單來說，相較于傳統(tǒng)的使用正負(fù)電位代表1，0的二進(jìn)制，平衡三進(jìn)制引入了負(fù)電位-1的存在，這在編碼上就具有了比二進(jìn)制更高的數(shù)據(jù)容量，傳輸系統(tǒng)以相同的數(shù)據(jù)傳輸速率傳輸相同位數(shù)的三進(jìn)制就有了比二進(jìn)制更高的數(shù)據(jù)帶寬。

現(xiàn)在我們?cè)賮砜礋o線充電產(chǎn)生的正弦磁場(chǎng)波形

很明顯的可以看到正弦波在正向(N)，反向(S)上交替循環(huán)，同時(shí)經(jīng)過了0點(diǎn)，有沒有覺得很眼熟？ 正，負(fù)，零? （+1，-1，0）

這就很巧了，正弦波很巧妙的符合平衡三進(jìn)制的特點(diǎn)，那么我們大膽一點(diǎn)，能否直接對(duì)磁場(chǎng)波形進(jìn)行調(diào)制，只產(chǎn)生正半波代表+1，負(fù)半波代表-1，0即為0電位來進(jìn)行傳輸。同時(shí)磁場(chǎng)的產(chǎn)生的電場(chǎng)根據(jù)電磁感應(yīng)現(xiàn)象的解釋，僅與磁通量的變化速度，即dB/dt有關(guān)，最后往往會(huì)經(jīng)過全橋整流，所以完全是可以產(chǎn)生電能的。

這樣，我們?cè)诒ＷC電能理論上可以傳輸?shù)那闆r下，讓波形本身攜帶了具有更高數(shù)據(jù)密度的三進(jìn)制信息。

值得注意的是，相較于經(jīng)典的頻率調(diào)制等，這種三進(jìn)制傳輸方法往往可以在很低的傳輸速率下攜帶大量的數(shù)據(jù)。以頻率調(diào)制形成的諧波舉栗子，往往需要很多個(gè)完整的波形周期才能判斷準(zhǔn)確的頻率，來定義0或者1，因此想要獲得更高的傳輸速率，往往需要加大數(shù)據(jù)的傳輸速率，比如超寬帶（UWB）具有GHz的傳輸頻率，這不僅對(duì)解碼提出了更高的要求，同時(shí)較高的頻率也有可能對(duì)組織產(chǎn)生危害。而上述系統(tǒng)是由正負(fù)電位來組成系統(tǒng)的，正負(fù)電位的檢測(cè)可是要容易得多，這似乎也能減輕調(diào)制解調(diào)的壓力，降低功耗與縮小體積。

這套理論還在驗(yàn)證中，是本人的一點(diǎn)小小想法，歡迎與我交流探討。

之后可能會(huì)不定期更新研究進(jìn)展qwq。

第七月夜 于西湖大學(xué) 2023/3/29