近场电场（NFE）：分米级范围的能量高效、高速通信

近场技术使非接触式支付、建筑访问、汽车无钥匙进入和供应链跟踪成为可能。现有的方法面临根本性的权衡：基于磁场的方法（NFC/NFMI）实现低功耗但限于亚兆比特速率，而毫米波技术以更高的功耗提供千兆比特/秒的连接，且仅限厘米级范围。我们证明近场电场（NFE）通信通过约束电场实现的电容耦合打破了这一权衡。NFE同时实现了超低功耗（每收发器<1毫瓦）、高速数据吞吐（>3 Mbps）和可配置的分米级范围（5-30厘米），这些此前被认为是相互排斥的。跨多个方向和配置的系统测量表明NFE能够支持分米级通信覆盖。发射端（Tx）功耗为0.4毫瓦，接收端（Rx）功耗为0.6毫瓦，合计比NFC低约24倍，比NFMI低约3倍，同时实现显著更高的数据速率，并且比基于毫米波的技术低几个数量级。八个方向上对称电极的测试验证了实际部署中的一致性能和鲁棒性。扩展范围实验使用导电介质在3.5米处实现了稳定的2 Mbps吞吐量，展示了NFE利用环境导体的独特能力。优化的设备设计可以促进实现人体辅助NFE长达1米的扩展范围。结果确立了NFE作为下一代无线通信的基础，其中安全性、低功耗和吞吐量汇聚，使密集的物联网部署、安全支付系统和高速设备到设备通信成为可能，而这些此前受到功耗-性能权衡的限制。