无线电能传输技术

无线电能传输技术
无线电能传输技术

所谓无线电能传输,就是借助于电磁场或电磁波进行能量传递的一种技术。无线

输电分为:电磁感应式、电磁共振式和电磁辐射式。电磁感应可用于低功率、近距离传输;电磁共振适于中等功率、中等距离传输;电磁辐射则可用于大功率、远距离传输。近年来,一些便携式电器如笔记本电脑、手机、音乐播放器等移动设备都需要电池和充电。电源电线频繁地拔插,既不安全,也容易磨损。一些充电器、电线、插座标准也并不完全统一,这样即造成了浪费,也形成了对环境的污染。而在特殊场合下,譬如矿井和石油开釆中,传统输电方式在安全上存在隐患。孤立的岛屿、工作于山头的基站,很困难采用架设电线的传统配电方式。在上述情形下,无线输电便愈发显得重要和迫切,因而它被美国《技术评论》杂志评选为未来十大科研方向之一。在此旨在阐述当前的技术进展,分析无线输电原理。

1无线电能传输技术的发展历程

最早产生无线输能设想的是尼古拉?特斯拉(NikolaTesla),因而有人称之为无线电能

传输之父。1890年,特斯拉就做了无线电能传输试验。特斯拉构想的无线电能传输方法是把地球作为内导体,把地球电离层作为外导体,通过放大发射机以径向电磁波振荡模式,在地球与电离层之间建立起大约8 Hz的低频共振,利用环绕地球的表面电磁波来传输能量。最终因财力不足,特斯拉的大胆构想没能实现。

其后,古博(Goubau)、施瓦固(Sohweing)等人从理论上推算了自由空间波束导波可达到近100%的传输效率,并随后在反射波束导波系统上得到了验证。20世纪20 年代中期,日本的H.Yagi和S.Uda发明了可用于无线电能传输的定向天线,乂称为八木一宇田天

线。20世纪60年代初期雷声公司(Raytheon)的布iM(W.C.Brown)做了大量的无线电能传输研究工作,从而奠定了无线电能传输的实验基础,使这一概念变成了现实。在实验中设计了一种效率高、结构简单的半波电偶极子半导体二极管整流天线,将频率2.45GHz的微

波能量转换为了直流电。1977年在实验中使用GaAs—Pt 肖特基势垒二极管,用铝条构造

半波电偶极子和传输线,输入微波的功率为8 W,获得了90.6%的微波一一直流电整流效率。后来改用印刷薄膜,在频率2.45 GHz时效率达到了85%o

自从Brown实验获得成功以后,人们开始对无线电能传输技术产生了兴趣。1975 年,在美国宇航局的支持下,开始了无线电能传输地面实验的5 ail'划。喷气发动机实验室和Lewis科研中心曾将30 kW的微波无线输送1.6 km,微波一一直流的转换效率达83%。1991

年,华盛顿ARCO电力技术公司使用频率35 GHz的毫米波,整流天线的转换效率为72% o 1998年,5.8 GHz印刷电偶极子整流天线阵转换效率为82%。前苏联在无线电能传输方面也进行了大量的研究。莫斯科大学与微波公司合作,研制出了一系列无线电能传输器件,其中包括无线电能传输的关键器件一一?快回旋电子束波微波整流器。

近儿年,无线电能传输发展更是迅速。Wildchargex Powercast、SplashPower> 东京大学,相继开发出非接触式充电器。MIT在2007年6月宣布,利用电磁共振成功地点亮了一个离电源约2 m远的60 w电灯泡,这项技术被称为WiTricityo该研究小组在实验中使

用了两个直径为50 cm的铜线圈,通过调整发射频率使两个线圈在10MHz 产生共振,从而成功点亮了距离电力发射端2 m以外的一盏60 w灯泡。

2无线电能传输的原理

(1)非接触电能传输系统利用疏松感应耦合系统和电力电子技术相结合的方法,实现了电能的无物理连接传输。它将系统的变压器紧密型耦合磁路分开,初、次级绕组分别绕在具有不同磁性的结构上,实现在电源和负载单元之间进行能量传递而不需物理连接。其一次侧、二次侧之间通过电磁感应实现电能传输,因气隙导致的耦合系数的降低山提高一次侧输入电源的频率加以补偿。

理论和经验都表明:当原边电流频率、幅值越高,原、副边距离越小,与空气相比,磁心周圉介质的相对磁导率越大时,可分离式变压器的传输效率越高。但实际应用当中原副边距离不可能无限小,必须对原副边采取相应的补偿措施,这种无线电能传输效率较低。

(2)对无线电能传输来说,能量传递的效率是最重要的。因此,方向性强、能量集中的激光与具有类似性质的微波束是值得考虑的选择。但激光光束在空间传输易受到空气和尘埃的散射,非线性效应明显,且输出功率小,因此微波输能成为首选。微波输能,就是将微波聚焦后定向发射出去,在接收端通过整流天线(rect-enna)把接收到的

微波能量转化为直流电能。

布朗的微波输电系统。上世纪60年代,William C.Brown向世人展示的微波传输电能示意图。该微波传输系统包括微波源、发射天线、接受天线3部分。微波源内有磁控管,能控制源在2. 45 GHz频段输出5?200 W的功率;微波源输出的能量通过同轴电缆连接至

和波导管之间的适配器上;亚铁酸盐的循环器连接在波导管上,使波导管和发射天线相匹配。发射天线包含8个部分,每个部分上都有8个缝隙。这64 个缝隙均匀的向外发射电磁波。这种开孔的波导天线很适合用于无线电能传输,因为它有高达95%的孔径效率和很高的能量捕捉能力。硅控整流二极管天线用来收集微波并把它转换成直流电,在布朗展示的系统中该接收天线拥有25%的收集和转换效率,这种天线在2.45GHz测试时曾经达到其至超过90%的效率。传输距离较远之后, 增强天线的方向性和效率会十分困难。

微波输能的传输效率。若D代表微波在自由空间传输的距离,A,、A-分别代表发射天线和接收天线的面积,入表示工作波长,则微波在自由空间的传输效率n 是参数2■的函数。

山公式知传输效率和传输距离没有直接的联系,而是山决定。故距离D增大的效应V可|f| A. . A.的增加或入的减小来补偿。微波输能的总效率等于直流到微波、微波传输和接收整流三部分效率之积。故可知当前微波传输能量的效率还不高,但是还是很有发展潜力的。

(3)辐射性传输,虽然完全适合于传输信息,但是将其应用于电能传输却会引起很多的困难:如果辐射是全方向性的,则电能传输效率会十分的低;如果是定向辐射,也要求具有不间断可视的方位和十分复杂的追踪仪器设备,而磁谐振却没有这么复杂。

自谐振线圈的模型描述。A是一个半径为25 cm的单匝铜环,它是激励电路的一部分,输出频率为9.9 MHz的正弦波。S和D是自谐振线圈。B是连接到负载(灯泡)的单匝导线环。不同的K代表箭头表示的对象之间的直接耦合。调整线圈D和A之间的角度,保证它们之间的直接耦合等于零。线圈S和D同轴排列。线圈B和A以及B和s 的直接耦合是可以忽略不计的。

强耦合磁谐振下的电能传输效率。在耦合谐振系统(如声音、电磁、磁、核等)里,经常会产生“强耦合”运行状态。如果处于给定系统中的这种状态,谐振体之间的能量交换则可期望达到很高的效率。如果不考虑周圉空间的结构,并且在干涉损耗和散失在周圉环境中的损耗很低时,中等距离的能量传输用这种方法可以在接近全方向的状态下实现并达到很高的效率。

3结束语

一些边远山区、牧区、高原、海岛,人口稀少,居住分散,交通不便,经济落后,那儿缺乏常规能源,乂远离大电网,严重影响当地经济发展。这种情况下,利用微波输能技术,可以解决电网的死角。输电工程最关心的是效率和经济性。无线电能传输的效率取决于微波源的效率、发射/接收天线的效率和微波整流器的效率; 其经济性如何,依赖于所用频段的微波元器件的价格与有线输电系统所用器材价格的比较,也与具体的输电网络的参数有关系。

除了关心经济和效率以外,还要对大功率微波对环境和身体健康可能造成的影响进行研究,需保证如下方面:(1)传输微波能流密度不能对电离层产生明显扰动;

(2)必须保证不干扰Et常通信;(3)地面整流接收站不能对飞机等交通工具及周围的生

物体(如鸟类、居民等)产生不良作用。

来自:科学技术

附英文原文:

Wireless Transmission Techniques

The so-called radio transmission technology is an energy transfer technique by means of electromagnetic fields or electromagnetic wave. The wireless transmission is divided into: electromagnetic induction-type, electric type and magnetic resonance electromagnetic radiation type?Electromagnetic induction can be used for low-power, short distance transmission; electric magnetic resonance is suitable for medium-power, medium-distance transmission; electromagnetic radiation can be used for high-power, long-distance transmission. In recent years, a number of portable electrical appliances such as notebook computers, mobile phones, music players and other mobile devices will need batteries and charger. Power cable plug frequently, that is neither safe, nor easy to wear and tear. Some chargers, cables, socket standards are not entirely unified.That would result in a waste and environmental pollution. And in special occasions, such as mining and oil exploration, the traditional transmission approach in terms of security risks exist. Isolated islands, the work of the hills of the base station, it is difficult to set up cables using the traditional distribution methods. In these cases, the wireless transmission will be increasingly more important and urgent, so it is the United States, ^Technology Review** magazine top ten for the future research directions? In wireless transmission areas, our research has only just started, compared with Europe and the United States lagging behind. This sets out the current technological progress, analyze the wireless transmission principles ?

1The development process of radio transmission technology

Produce the first wii'eless ti'ansmission can be emisaged is ? Nikola Tesla (Nikola Tesla), which was known as the father of the radio can transmit? In 1890, Tesla made a radio is able to carry on the experiment. Tesla idea of radio transmission method is to be able to, within the earth as a conductor, the Earths ionosphere as the outer conductor, through the amplification of electromagnetic waves transmitter to the radial oscillation mode, set up between the Earth and ionosphere of about 8 Hz low-frequency resonance the use of electromagnetic waves around

the Earth's surface to transmit the energy. The end of insufficient financial resources, Tesla failed to achieve a bold vision?

Subsequently, the Goubau, Sohweing, who calculated the theoretical free-space beam guided wave can reach nearly 100% transmission efficiency, and subsequently reflected beam waveguide system has been verified? 20 mid?20th century, Japans H. Yagi, and S. Uda invention can be used to transmit radio directional antenna, also known as a Yagi Uda antenna? 60 in the early 20th century, Raytheon Company , w.C.Brown have done a lot of radio is able to carry research work, which laid the foundation of radio transmission experiments can be the basis to make this concept become a reality.

In the experiment designed a high efficiency, simple structure, the half7-wave rectifier diode electric dipole antenna, the frequency of 2.45GHz microwave energy conversion to DC. 1977, used in experiments GaAs-Pt Schottky barrier diode, constructed of aluminum half-wave electric dipole and transmission lines, input microwave power of 8 W, won 90.6% of the microwave - the efficiency of DC rectifier ?Then use print film, in the frequency of 2.45 GHz when the efficiency reaches 85%?

Since the Brown experiment a success, people began to radio transmission technology can produce interest. In 1975, NASA's support, began a radio transmission on the ground can experiment 5 a plan. Jet Engine Laboratory and Lewis Research Center who will be 30 kW of microwave radio transmission 1.6 km, microwave ? DC conversion efficiency of up to 83%. In 1991, Washington, ARCO Power Technologies, Inc. 35 GHz millimeter-wave frequency, the conversion efficiency of rectenna 72%? In 199& 5.8 GHz printed dipole rectenna array conversion efficiency is 82%?

Radio is able to carry the former Soviet Union also carried out a lot of research. Moscow State University and microwave companies, developed a series of radio is able to carry devices, including radio can transmit a key device - fast cyclotron wave of e-beam microwave rectifiers ?

In recent years, radio is able to carry the development of even more rapid. Wildcharge, Powercast, SplashPower, University of Tokyo have developed a non-contact type chaiger. MIT in June 2007, announced the successful use of electric magnetic resonance of a place of light from the power supply of about 2 m away 60 w light bulb, the technology is known as WiTricity. The

research team in experiments using two 50 cm diameter copper coils, by adjusting Hie transmission frequency to the two coils resonate at 10 MHz, thus successfully lit the distance 2 m away from the transmitter power of a 60 w bulb ?

2The pirnciple of radio transmission

(1 ) Non-contact power transmission system, the use of loose coupling system and power electronic induction method of combining technologies to achieve the non-physical connection of the power transmission. It will compact the system transformer-coupled magnetic circuit to separate the primary and secondary windings, respectively around with different magnetic structure, achieve the power and energy transfer between the load cell without the need for physical connection. Its primary side and secondary side through electromagnetic induction between the realization of power transmission and coupling coefficients due to air gap caused by the reduction by an increase in the frequency of one side to compensate for input power.

Theory and experience indicate that: When the primary side current frequency, amplitude of the higher of both sides of the smaller distance, and the air compared to the surrounding medium core relative permeability greater when the detachable transformer transfer efficiency more high? However, when the Central Plains of both sides of the practical application of the distance can not be infinitely small, former deputy side must take appropriate compensatory measures, which the radio is able to carry less efficient.

(2) On the radio can transmit, the energy transfer efficiency is the most important. Therefore, the orientation strong energy concentration in laser and microwave beams of a similar nature is worth considering options? However, in the space laser beam transmission vulnerable to air and dust scattering, nonlinear effects are more obvious, and the output power is small, so can become the first choice of microwave transmission. Micro wave input energy, that is, after the directional microwave focusing launched, at the receiving end through the rectifier antenna (rect-enna) the received microwave energy into DC can be.

Brown's microwave transmission system. The last century, 60 years, William C? Brown to show the world the microwave transmission power diagram. The microwave transmission system, including microwave source, transmitting antenna, receiving antenna part 3. There are magnetron microwave source can control the source in the 2.45 GHz frequency band output of 5 ~ 200 W of

power; microwave source output power through the coaxial cable connected to and between the waveguide adapter; Ferrous Salts loop device connected to the waveguide, the waveguide tube and the transmitting antenna to match? Transmitting antenna contains eight parts, each part of the gap on both & This is a uniform gap of 64 out emit electromagnetic wave?

Such openings waveguide antenna can be very suitable for radio transmission, because it has up to 95% of the aperture efficiency and liigh energy capture capabilities? Silicon-controlled rectifier diode microwave antennas used for the collection and put it into DC, Brown demonstrated that the receiving antenna system has a 25% collection and conversion efficiency, this antenna has 2.45GHz tested to meet or exceed 90% efficiency ?After Hie transmission distance and enhance the antenna directivity and efficiency will be very difficult.

Micro wave transmission energy transmission efficiency ? If the D on behalf of microwave transmission distance in free space, At 、Ar representing the transmitting antenna and receiving antenna area, into the said operating wavelength, then the microwave in free space transmission efficiency n is the parameter r function.

2廳(分 1

By a formula known transmission efficiency and transmission distance is no direct link, but by the decision? Therefore, the distance D increases the effect of V can be At、Ai of the increase or the decrease of income to compensate? The overall efficiency of microwave energy input is equal to DC to microwave, microwave transmission and reception efficiency rectifier three-part product. Therefore, we can see the current microwave transmission of energy efficiency is not high, but it is still great potential for development.

(3) Radiative transfer, though perfectly suited to transmit information, but it will be applied to energy transfer but it will give rise to many problems: If the radiation is a full-directional, then the energy transfer efficiency will be very low; if it is directional radiation, but also requires a continuous visual orientation and very complex tracking equipment, and magnetic resonance but not so complicated?

Self-resonant coil model description. A is a radius of 25 cm single-turn copper ring, which is to stimulate a part of the circuit, the output frequency of 9.9 MHz sine wave? S and D is a self-resonant coils. B is connected to the load (light bulbs) in a single turn wire loop?

Representative of the different K-arrows direct coupling between the objects. Adjust the coil the angle between D and A to ensure that the direct coupling between them is zero. S and D coaxial coil arrangement. Coil B and A and B, s, the direct coupling is negligible.

Under the strong-coupling magnetic resonance energy transfer efficiency? In the coupled resonant systems (such as sound, electromagnetic, magnetic, nuclear, etc.), the often have a ''strong coupling*1operation status. If you are in a given system in this state, resonance energy exchange between the body can be expected to achieve high efficiency? If you do not take into account the structure of the surrounding space, and interfering loss and dissipation loss in the surrounding environment is low, medium-distance power transmission using this method can be close to the direction of a state-wide implementation and achieve high efficiency?

3Conclusion

Some of the remote mountainous areas, pastoral areas, highlands, islands, sparsely populated, scattered habitations, inconvenient transportation, economic backwardness, where the lack of conventional energy, but also away from the large power grids, a serious impact on the local economic development. This case, the use of microwave transmission energy technologies can solve the grid corners? Transmission Project is most concerned about the efficiency and economy. The efficiency of the radio can transmit microwave source depends on the efficiency of transmit / receive antenna efficiency and the efficiency of microwave rectifiers; its economy to rely on the components used in the price band of microwave transmission systems and cable equipment for the price comparison, but also with specific parameters of the transmission network are related.

Concerning the economy and efficiency, but also for high-power microwave on the environment and the possible impact of health research, it is need to ensure the following aspects: (1) transmission of microwave energy density will not create a noticeable disturbance on the ionosphere; (2) it must be Et guarantee and will not to interfere with regular communication;

(3) ground receiving stations can not have a negative effect on aircraft and other modes of transport of organisms (such as birds, people, etc.)?

From: Science and Technology

浅谈无线电力传输

浅谈无线电力传输 张业邹代宇陈昊 内容摘要:无线电力传输技术是一项新兴的科技,这项技术未来将很大程度的造福人类。本文将对无线电力传输技术的历史,基本原理,研究现状以及未来前景进行介绍,让人们更好地认识这门新兴技术。 关键词:无线电力传输,电磁感应,耦合,共振,无线充电,改变世界。 一、无线电能传输的发展历史 1820年:安培,安培定理表明电流可以产生磁场。1831年:法拉第,法拉第电磁感应定律是电磁学的一个重要的基本规律。1864年:麦克斯韦建立了统一的电磁场方程,用数学的方法描述电磁辐射。1864年:赫兹证实了电磁辐射的存在。赫兹产生电磁波的设备是VHF和UHF 波段的放电发射机。1891年:特斯拉(NikolaTesla)改善了赫兹的微波发射器的射频功率供应,并申请专利。1893年:特斯拉在芝加哥的哥伦比亚世界博览会展示了他的无线传输的荧光照明灯。1894年:勒布朗(Hutin&LeBlanc)相信可以感应传输电能,并申请了关于一个能传输3KHz电能的系统的美国专利。1894年:特斯拉分别在纽约的第五大道南35号的实验室和休斯敦街46号的实验室通过无线方式点亮了一个单极白炽灯,实验手段用到电力感应、无线共振感应耦合等技术。1894年:钱德拉玻(JagdishChandraBose)使用电磁波信号远距离点燃火药和

触响铃铛,表明不用电线也能传递能量。1895年:钱德拉玻无线传输信号将近一英里远的距离。1896年:特斯拉发射了约48公里(30英里)距离的信号。1897年:马可尼(GuglielmoMarconi)使用超低频无线电发射器传送6公里的摩尔斯电码信号。1897年:特斯拉申请了无线传输的专利。自此,无线电力传输技术真正走上了历史的舞台。 一、无线电能传输的基本原理 无线输电技术根据其应用场合的变化有不同的原理,技术方案也不尽相同。 1.电磁感应原理 此原理与电力系统中常用的变压器原理类似。在变压器的原边通入交变电流,副边会由于电磁感应原理感应出电动势,若副边电路连通,即可出现感应电流,其方向的确定遵从楞次定律,大小可由麦克斯韦电磁理论解出。电力系统中的电压、电流互感器也是采用了类似的原理。相对于无线输电而言,变压器的原边相当于电能发射线圈,副边相当于电能接收线圈,这样就可以实现电能从发射线圈到接收线圈的无线传输。虽然电磁感应原理在电力系统中应用的初衷并不侧重于电能的传输,而是利用能量的转化改变电压、电流的数量级,但其对无线输电确实产生了一定的启发作用, 尤其是电能的小功率、短距离传送。目前使用电磁感应传递电能的主要有电动牙刷, 以及手机、相机、MP3等小型便携式电子设备,由充电底座对其进行无线充电。电能发射线圈安装在充电底座内,接收线圈则安装在电子设备中。这种原理的无

无线充电技术综述

无线电能技术综述 微航磁电技术有限公司 简要:叙述了无线电能传输的概念和发展历程,着重对电磁感应式、电磁共振式和电磁辐射式三种无线电能传输进行了详细分析;电磁感应式传输距离近、效率低且需要补偿;电磁共振式是对感应式的突破。可以在几米的范围内传输中等,其研究前景较好;电磁辐射式传输距离远,功率较大,但传输较远距离时需要高效整流天线和高方向性天线,其研制难度较大。关键词:无线电能传输;电磁感应;磁谐振;微波 所谓无线电能传输(Wirelss Power Transmission——wPT)就是借助于电磁场或电磁波进行能量传递的一种技术。无线输电分为:电磁感应式、电磁共振式和电磁辐射式。电磁感应可用于低功率、近距离传输;电磁共振适于中等功率、中等距离传输;电磁辐射则可用于大功率、远距离传输。近年来,一些便携式电器如笔记本电脑、手机、音乐播放器等移动设备都需要电池和充电。电源电线频繁地拔插,既不安全,也容易磨损。一些充电器、电线、插座标准也并不完全统一,这样即造成了浪费,也形成了对环境的污染。而在特殊场合下,譬如矿井和石油开采中,传统输电方式在安全上存在隐患。孤立的岛屿、工作于山头的基站,很困难采用架设电线的传统配电方式。在上述情形下,无线输电便愈发显得重要和迫切,因而它被美国《技术评论》杂志评选为未来十大科研方向之一。在无线输电方面,我国的研究才刚刚起步,较欧美落后。在此旨在阐述当前的技术进展,分析无线输电原理,为我国在无线输电方面的深入研究提供参考。 1 无线电能传输技术的发展历程 最早产生无线输能设想的是尼古拉·特斯拉(Nikola Tesla),因而有人称之为无线电能传输之父。1890年,特斯拉就做了无线电能传输试验。特斯拉构想的无线电能传输方法是把地球作为内导体,把地球电离层作为外导体,通过放大发射机以径向电磁波振荡模式,在地球与电离层之间建立起大约8 Hz的低频共振,利用环绕地球的表面电磁波来传输能量。最终因财力不足,特斯拉的大胆构想没能实现.2 J。其后,古博(Goubau)、施瓦固(Sohweing)等人从理论上推算了自由空间波束导波可达到近100%的传输效率,并随后在反射波束导波系统上得到了验证。20世纪20年代中期,日本的H.Yagi和S.Uda发明了可用于无线电能传输的定向天线,又称为八木一宇田天线。20世纪60年代初期雷声公司(Raytheon)的布朗(w.C.Brown)做了大量的无线电能传输研究工作,从而奠定了无线电能传输的实验基础,使这一概念变成了现实J。在实验中设计了一种效率高、结构简单的半波电偶极子半导体二极管整流天线,将频率2.45GHz的微波能量转换为了直流电。1977年在实验中使用GaAs—Pt肖特基势垒二极管,用铝条构造半波电偶极子和传输线,输入微波的功率为8 W,获得了90.6%的微波——直流电整流效率。后来改用印刷薄膜,在频率2.45 GHz时效率达到了85%。自从Brown 实验获得成功以后,人们开始对无线电能传输技术产生了兴趣。1975年,在美国宇航局的支持下,开始了无线电能传输地面实验的5 a计划 ]。喷气发动机实验室和Lewis科研中心曾将30 kW的微波无线输送1.6 km,微波——直流的转换效率达83%。1991年,华盛顿ARCO电力技术公司使用频率35 GHz的毫米波,整流天线的转换效率为72%。1998年,5.8 GHz印刷电偶极子整流天线阵转换效率为82%。前苏联在无线电能传输方面也进行了大量的研究。莫斯科大学与微波公司合作,研制出了一系列无线电能传输器件,其中包括无线电能传输的关键器件——快回旋电子束波微波整流器。近几年,无线电能传输发展更是迅速。Wildcharge、Powercast、SplashPower、东京大学,相继开发出非接触式充电器。MIT在2007年6月宣布,利用电磁共振成功地点亮了一个离电源约2 m远的60 w电灯泡,这项技术被称为WiTricity。该研究小组在实验中使用了两个直径为50 cm的铜线圈,通过调整发射频率使两个线圈在10 MHz产生共振,从而成功点亮了距离电力发射端

无线电能传输实验报告

实验报告 1.实验原理 与无线通信技术一样摆脱有形介质的束缚,实现电能的无线传输是人类多年的一个美好追求。无线电能传输技术 (Wireless Power Transfer, WPT )也称之为非接触电能传输技术(Contactless PowerTransmission, CPT ),是一种 借于空间无形软介质(如电场、磁场、微波等)实现将电能由电源端传递至用电设备的一种供电模式,该技术是集电磁场、电力电子、高频电子、电磁感应和耦合模理论等多学科交叉的基础研究与应用研究,是能源传输和接入的一次革命性进步。 无线电能传输技术解决了传统导线直接接触供电的缺陷,是一种有效、安全、便捷的电能传输方法,因而它被美国技术评论》杂志评选为未来十大科研方向之一。该技术不仅在军事、航空航天、油田、矿井、水下作业、工业机器人、电动汽车、无线传感器网络、医疗器械、家用电器、RFID识别等领域具有重要的应用价值,而且对电磁理论的发展亦具有重要科学研究价值和实际意义。在中国科协成立五十周年的系列庆祝活动中,无线能量传输技术被列为“0 项引领未来的科学技术”之一。 到目前为止,根据电能传输原理,无线电能传输大致可以分为三类:感应耦合式、微波辐射式、磁耦合谐振式。作为一个新的无线电能传输技术,磁耦合谐振式是基于近场强耦合的概念,基本原理是两个具有相同谐振频率的物体 学习参之间可以实现高效的能量交换,而非谐振物体之间能量交换却很微弱。

磁耦合谐振式无线电能传输的传输尺度介于前两者之间,因此也被称之为中尺度(mid-range)能量传输技术,其尺度为几倍的接收设备尺寸(可扩展到几米到几十米)。 除了较大的传输距离,还存在以下优势:由于利用了强耦合谐振技术,可以实现较高的功率(可达到kW)和效率;系统采用磁场耦合(而非电场,电场会发生危险)和非辐射技术,使其对人体没有伤害;良好的穿透性,不受非金属障碍物的影响。因此该技术已经成为无线电能传输技术新的发展方向。 基于磁耦合谐振技术的无线电能传输技术主要利用的是近场磁耦合共振技术,共振系统由多个具有相同本征频率的物体构成,能量只在系统中的物体间 传递,与系统之外的物体基本没有能量交换,在达到共振时,物体振动的幅度达到最大。 基于磁耦合谐振技术的无线电能传输系统一般由高频发射源、发射系统、接收系统、负载等部分组成,其中发射系统和电磁接收系统,是无线电能传输系统的关键部分。 其典型模型如下图所示。由下图可知发射系统包括励磁线圈和发射线圈,它们之间是通过直接耦合关系把能量从励磁线圈传到发射线圈,励磁线圈所需能量直接从高频电源处获得。电磁接收系统包括接收线圈和负载线圈,它们之间也是通过直接耦合关系把能量从接收线圈传到负载线圈。发射线圈与接收线圈之间通过空间磁场的谐振耦合实现电能的无线传输。 学习参

5G无线通信网络中关键技术及发展趋势

5G无线通信网络中关键技术及发展趋势 【摘要】第五代移动通信(5G)已成为全球通信领域研发的热点。随着5G通信技术的不断完善,也必将给人们带更好的通信网络体验。因此,需对5G主要关键技术及其发展趋势做进一步探讨。 【关键词】5G 无线通信网络技术趋势 随着4G进入规模商用阶段,面向2020年及未来的第五代移动通信(5G)已成为全球研发的热点。5G时代无线通信也将会进一步的完善,从稳定性、传输速度等方面向有线通信看齐,甚至会超越有线通信。分析归纳5G主要关键技术,对其发展趋势的进一步探讨,对于5G通信技术的不断完善有着积极的意义。 一、5G无线通信技术的特点 (1)大幅提高了数据的传输速率。在5G技术中,通过技术创新,其数据传输的速度可以高达每秒几十GB。以 28GHz…波段为例,4G技术无线传输速率是75Mbps,而5G 技术无线传输速度已经可达到1Gbps,并且有高于2Mb/s的非对称数据传输能力。(2)兼容性更强。5G技术涉及到Wi-Fi、NFC以及BLUETOOTH等的无线技术,并且包含是集多种无线通信技术的全通信系统,其对其他技术和设备的兼容性

更强,在网络支付的时代,对手机支付的安全性也有了很大的提升。(3)低功耗。无线网络通信技术在应用过程,应用程度的持续运行需要较多的小任务来支持,比如电子邮件程序,为了保证电子邮件能够实时更新,会向服务器发持续发送请求。在5G技术中,会对浪费电量的应用进行快速、自动的审核,对无用应用发出的请求进行阻止,从而减少对电量的浪费,延长电池的使用寿命。 二、5G无线通信关键技术 1、大规模天线阵列技术。5G无线通信采用大规模天线阵列,从而实现在当前多天线技术的基础上,通过天线数量的增加,达到对数十个独立空间数据流的支持,对多用户系统的频谱效率大幅提升,也为5G系统速率需求和容量需求提供了支持。在大规模天线阵列对5G通信技术中信道测量与反馈、天线阵列设计、参考信号设计、低成本实现等关键问题的解决提供了技术支持。 2、超密集组网技术。为了实现无线通信频率资源的利用效率,超密集组网技术可以提高基站部署密度,从而对频率复用效率实现巨大提升。但在此技术的应用方面,因部署成本、站址资源、频率干扰等因素影响,超密集组网技术在无线通信网络局部热点区域应用,可以达到通信容量百倍级的提高。在超密集组网技术的研发过程中,其重点研究方向应体现小区虚拟化技术、干扰管理与抑制、回传与接回联合设计等方面,从而更好促进超密集

浅谈无线电能传输的发展趋势

龙源期刊网 https://www.360docs.net/doc/2a10259721.html, 浅谈无线电能传输的发展趋势 作者:李晨晨 来源:《科教导刊·电子版》2013年第36期 摘要文章叙述了无线电能传输的概念和发展历程,着重对电磁感应式、电磁共振式和电磁辐射式三种无线电能传输进行了分析。同时,也总结概括了无线电能传输对我国经济发展的优势以及发展前景。 关键词无线电能传输能量传输感应电能 中图分类号:TM472 文献标识码:A 1无线电能传输的概念及优势 无线电能传输(Wirelss Power Transmission——WPT)是指借助于一种特殊的设备将电源的电能转变为电磁场或电磁波等无线传播的能量,在接收端又将无线能量转变回电能进行传递的一种技术。无线输电分为:电磁感应式、电磁共振式和电磁辐射式。电磁感应可用于低功率、近距离传输;电磁共振适于中等功率、中等距离传输;电磁辐射则可用于大功率、远距离传输。 传统的直接接触式电能传输存在例如产生接触火花,影响供电的安全性和可靠性,甚至引起爆炸,造成重大事故等弊端。同时,近年来,一些便携式电器如笔记本电脑、手机、音乐播放器等移动设备都需要电池和充电。电源电线频繁地拔插,既不安全,也容易磨损,并且错综复杂的电线既限制了设备移动的灵活性,又影响了环境的美观。一些充电器、电线、插座标准也并不完全统一,这样既造成了浪费,也形成了对环境的污染。无线电能传输技术有效克服了传统导体物理接触传输方式带来的磨损、火花、不灵活等一系列缺点和不足,目前得到了广泛关注和研究。 同时随着能源问题的突出,怎样能最好地利用现有的能源,已经越来越多地引起人们的重视和关注,无线电能传输技术作为新型的电能传输技术,是实现能源高效利用的重要途径之一。 2无线电能传输技术分类 到目前为止,根据电能传输原理,无线电能传输可以分为以下三类:(1)电磁感应式,通过一个线圈给另外一个线圈供电,虽然具有传输效率高的优点,但传输距离被限制在厘米级范围内,效率受位置偏差的影响较大,还存在当异物进入时会发热和高频波泄露等问题。这种非接触式充电技术在许多便携式终端里应用日益广泛。(2)谐振耦合式,发射和接收装置通过磁场或电场建立的传输通道相互耦合,在谐振频率下传输效率达到最大,适合用于中等距离的无线电能传输;谐振技术在电子领域应用广泛,但是,在供电技术中应用的不是电磁波或者

无线电能传输

Frequency dependence of magnetic flux profile in the presence of metamaterials for wireless power transfer Boopalan G School of Electronics Engineering VIT University Vellore, Tamil Nadu, India boopalan@vit.ac.in Subramaniam C K School of Advance Sciences VIT University Vellore, Tamil Nadu, India subramaniam@vit.ac.in Abstract— We discuss the change in the magnetic flux profile by introducing a negative refractive index material (metamaterial) in between the source and receiver. The environment parameters, ε and μ , has a significant effect on the propagation of electromagnetic wave. The behavior of Transverse Magnetic (TM) wave when the medium in the path of propagation is changed to negative permittivity and permeability is simulated and discussed. The effect of size, shape and anisotrophy of the metamaterials, for near-field regions, on the magnetic flux density has been studied using finite element analysis. An enhancement in the magnetic flux density when a metamaterial is introduced in between the source and receiver was observed. The results show that the static and quasi-static behavior of the system is same. Keywords—metamaterials, quasi static, magnetic flux transverse magnetic I.I NTRODUCTION The idea of charging on the go is an exciting option for various high power applications like Electric Vehicle. Wireless power charging can be done by radiative or non-radiative processes. Use of microwave and optical frequencies falls into the radiative category while non-radiative process refers to the near-field domain. This concept was put forward by Nikola Tesla when he invented an apparatus for transmitting electrical energy wirelessly [1]. Later, with the advent of microwave transmission technology in 1960’s researchers dreamed power transfer from satellite space station to earth [2]. For short distances inductive coupling is very convenient [3-4]. The enhancement in coupling efficiency is obtained by replacing coils with resonators [5-7]. The efficiency can further be improved by introducing a negative refractive index material between the source and the receiver [8-12]. The negative refractive index material or metamaterial has the unique property of enhancing the evanescent as well as non-evanescent waves [10]. In this paper we present the magnetic flux density variations for quasi-static scenarios when a metamaterial is introduced in between the source and the receiver. The model used for simulation is a 2-dimensional one as we are interested only in the profile in that direction which is in the direction of propagation. II.T HEORY Our system consists of a source, receiver and a metamaterial as shown in fig. 1. The source is a circular loop of radius ‘a’ located in free space. The receiver is a point of interest ‘P’ where the magnetic flux density enhancement is observed. The metamaterial in between the source and the receiving point is a rectangular block which enhances the magnetic flux density at the point ‘P’. The transmitter is a single turn coil carrying current ‘I’ which in turn generates the magnetic field H in the surrounding medium. The magnetic field H at a distance ‘z’ from the center of the coil is given by I (1) The coil is fed with a current of ‘I’ amperes as given by the equation below I . (2) Fig. 1. Schematic of Wireless Power transfer y x z

国外无线电力传输技术进展

86 上 海信息 化 无线电力传输(Wireless Power Transmission,WPT)也称无线能量传输或无线功率传输,主要通过电磁感应、电磁共振、射频、微波、激光等方式实现非接触式的电力传输。随着电力电子器件、功率变换和控制技术的发展,无线电力传输技术在转换率、低辐射等方面逐渐取得突破,无线电力传输在军事、通信、工业、医疗、运输、电力、航空航天、节能环保等领域呈现良好应用前景。 近年来,全球无线电力传输市场规模逐年递增,据IHS iSuppli数据显示,2010年无线充电设备市场收入达到1.2亿美元,到2015年将达到237亿美元。从2011 年开始,全球无线充电模块销量急剧增长,2019年将增长到9.23亿个(见表1)。手机、笔记本电脑等是无线电力传输的主要应用对象,厂商正将无线电力传输技术嵌入到包括智能手机、平板电脑、蓝牙耳机在内的终端。 十九世纪末,尼古拉?特斯拉发明了“特斯拉”线圈,使无线电力传输成为可能。近年来,无线电力传输技术发展迅猛,在军事、通信、工业等各大领域都拥有十分广阔的应用前景。对于消费者来说,无线充电的意义还不仅仅是带来充电方式的便捷化,随着无线充电技术从手机、平板等小功率设备向笔记本电脑、智能电视甚至电动汽车等大型设备的拓展,可以说,无线电力传输技术必将为人们的日常生活带来更多的惊喜。 文/陈 骞 美日两国处于领先地位 美国、日本等国众多企业或研究机构竞相研发无线电力传输技术,探索无线电力传输系统在不同领域的应用,致力于将其实用化,目前,已获得了一定的技术突破,相应产品也陆续面世。 美国电子信息企业对短距离电力传输技术给予极大投入。Power Cast 公司利用电磁波损失小的天线技术,借助二极管、非接触IC 卡和无线电子标签等,实现了效率较高的无线电力传输,将无线电波转化成直流电,并在约1 米范围内为不同电子装置的电池充电。Palm 公司将无线充电应用在手机上,推出充电设备“触摸石”,利用电磁感应原理为手机进行无线充电。Powermat 推出的充电板有桌面式和便携式等多种,主要由底座和无线接收器组成。Fulton 公司开发的eCoupled 无线充电技术,充电器能够自动地通过超高频电波寻找待充电电器,动态调整发射功率。Visteon 公司计划为摩托罗拉手机和苹果的iPod 生产eCoupled 无线充电器。Power 公司开发的电波接收型电能储存装置以美国匹兹堡大学研发的无源型 RFID 技术为基础,通过射频发射 装置传递电能。WildCharge 公司开发的无线充电系统,充 电板的外观像一个鼠标垫,能够放置在桌椅等任何平坦表 数据来源:IHS iSuppli 单位:百万个 表1 全球无线充电应用数量 Oversea View 他山之石

G无线通信网络蜂窝结构体系和关键技术

5G 无线通信系统:前景和挑战 5G 无线通信网络 蜂窝结构体系和关键技术 演讲人:蓝之远 小组成员:蓝之远、孔胜、黄栋、刘威阳、 刘冰、徐迪、徐明月、赵晓通 2014年10月

目录

一、摘要 第4代无线通信系统已经部署或即将被部署在许多国家。然而,随着无线移动设备和服务爆炸式的发展,它们仍然面临着甚至4G不能调解的一些挑战,例如,频谱危机和高能耗。无线系统设计人员面临着不断增长的高数据率和移动性要求的需求的新的无线应用。因此,已经开始研究第五代无线系统,预计将在2020年部署。在本文中,我们提出一个潜在的蜂窝体系结构,分室内场景和室外场景,并讨论5G无线通信系统各种有前途的技术,比如,大规模MIMO,节能高效通信,认知无线电网络和可见光通信。还讨论了未来面对这些潜在的技术的挑战。 二、介绍 创新和有效的利用信息和通信技术(ICT)已在提高世界经济中变得越来越重要。无线通信网络在全球ICT战略中可能是最关键的因素,是许多其他工业的支柱。它是世界上发展最快、最具活力的行业之一。欧洲移动天文台报道称:移动通信业在2010年有总计1740亿欧元收入。一举超过了航空工业和制药业。无线技术的发展大大提高了人们的沟通能力、在商业活动和社交活动中的生活。 无线移动通信显着的成就反映技术更新快速步调。从第2代移动通信系统(2G)在1991年的初次露面到3G系统在2001年首次着手进行,无线移动系统从一个单纯的电话系统已经变换成一个能传输丰富多媒体内容的网络。4G无线系统设计满足高级国际移动通信(IMT-A)的需求,利用IP协议提供所有服务。在4G系统,采用一种高级无线电接口,是利用正交频分复用(OFDM),多输入多输出(MIMO)和链路适配(或自适应)技术。4G无线网络可以支持在低速移动中1 Gb/s速率,例如漫游/本地无线接入;在高速移动中最高100Mb/s,例如移动接入。长期演进(LTE)和它的延伸,先进的长期演进系统,作用可实现的4G系统,最近已部署或很快将在全球部署。 然而,订制移动宽带系统的用户数量每年都在以引人关注的增加。越来越多的人渴望更快的移动互联网接入服务,时尚的手机,总的来说,与他人或获取信息的即时通信。当今更强大的智能手机和便携式电脑越来越受欢迎,它追求先进的多媒体功能。这导致了无线移动设备和服务的爆发。EMO指出,从2006年以来移动宽带每年以92%的速度增长。它已被无线世界研究论坛的预测(WWRF)到2017年时有7万亿无线设备服务于7亿人口;换句话说,连接网络的无线设备将达到世界人口的1000倍。随着越来越多的设备无线上网,很多研究需要面临解决的挑战。 最关键性的挑战之一是物理上为蜂窝通信分配的射频(RF)频谱十分稀缺。蜂窝频率使用超高频段的手机,通常范围从几百MHz到几GHz。这些频谱大量被使用,使运营商获得更多的频谱很困难。另一个挑战是,先进的无线技术的部署是以高能耗为代价。在无线通信系统中的能量消耗的增加会间接的导致二氧化碳排放增加,目前被认为是对环境的一大威胁。此外,它已被报道,蜂窝运营商基站(BSS)的能耗占他们的电费账单70%。事实上,节能高效的通信不在4G无线系统的初始条件之一,但它是后一阶段的问题。其他挑战,例如,平均频谱效率,高速率和高移动性,无缝覆盖,不同的服务质量(QoS)要求,和分散的用户体验(不同的无线设备/接口和异构网络不兼容性),仅举几例。 所有上述问题给蜂窝服务供应商施加更多压力,他们正面临着不断增加更高的数据传输速率,更大的网络容量,更高的频谱效率,更高的能源效率,高流动性的新的无线应用所需

无线电能传输技术

所谓无线电能传输,就是借助于电磁场或电磁波进行能量传递的一种技术。无线 输电分为:电磁感应式、电磁共振式和电磁辐射式。电磁感应可用于低功率、近距离传输;电磁共振适于中等功率、中等距离传输;电磁辐射则可用于大功率、远距离传输。近年来,一些便携式电器如笔记本电脑、手机、音乐播放器等移动设备都需要电池和充电。电源电线频繁地拔插,既不安全,也容易磨损。一些充电器、电线、插座标准也并不完全统一,这样即造成了浪费,也形成了对环境的污染。而在特殊场合下,譬如矿井和石油开釆中,传统输电方式在安全上存在隐患。孤立的岛屿、工作于山头的基站,很困难采用架设电线的传统配电方式。在上述情形下,无线输电便愈发显得重要和迫切,因而它被美国《技术评论》杂志评选为未来十大科研方向之一。在此旨在阐述当前的技术进展,分析无线输电原理。 1无线电能传输技术的发展历程 最早产生无线输能设想的是尼古拉?特斯拉(NikolaTesla),因而有人称之为无线电能 传输之父。1890年,特斯拉就做了无线电能传输试验。特斯拉构想的无线电能传输方法是把地球作为内导体,把地球电离层作为外导体,通过放大发射机以径向电磁波振荡模式,在地球与电离层之间建立起大约8 Hz的低频共振,利用环绕地球的表面电磁波来传输能量。最终因财力不足,特斯拉的大胆构想没能实现。 其后,古博(Goubau)、施瓦固(Sohweing)等人从理论上推算了自由空间波束导波可达到近100%的传输效率,并随后在反射波束导波系统上得到了验证。20世纪20 年代中期,日本的H.Yagi和S.Uda发明了可用于无线电能传输的定向天线,乂称为八木一宇田天 线。20世纪60年代初期雷声公司(Raytheon)的布iM(W.C.Brown)做了大量的无线电能传输研究工作,从而奠定了无线电能传输的实验基础,使这一概念变成了现实。在实验中设计了一种效率高、结构简单的半波电偶极子半导体二极管整流天线,将频率2.45GHz的微 波能量转换为了直流电。1977年在实验中使用GaAs—Pt 肖特基势垒二极管,用铝条构造 半波电偶极子和传输线,输入微波的功率为8 W,获得了90.6%的微波一一直流电整流效率。后来改用印刷薄膜,在频率2.45 GHz时效率达到了85%o 自从Brown实验获得成功以后,人们开始对无线电能传输技术产生了兴趣。1975 年,在美国宇航局的支持下,开始了无线电能传输地面实验的5 ail'划。喷气发动机实验室和Lewis科研中心曾将30 kW的微波无线输送1.6 km,微波一一直流的转换效率达83%。1991

无线能量传输研究现状文献综述

无限能量传输研究现状文献综述 摘要:无线能量传输技术近年来得到了极大的发展,在诸多领域得到了广泛的应用。该技术不依赖于有线的传输媒介,对于有线供电部署困难的场景尤其是人体内部医用装置的供电具有重要的意义。本文将重点介绍无线能量传输技术的发展,传输方式,传输中遇到的问题以及国内外的研究现状。 关键词:无线能量传输;无线供电;电磁耦合;磁场共振 Abstract: In recent years ,wireless energy transmission technology has been a great deal of development, has been widely used in many fields. This technique does not rely on a wired transmission medium, for wired powered deployment difficulties scene especially the power supply of the medical device inside the human body, has important significance. This article will focus on the development of wireless energy transmission technology, transmission mode, the problems encountered in the transmission as well as the research status of the domestic and foreign. Key words: wireless energy transfer, wireless power supply, Electromagnetic coupling,magnetic field resonance. 1.前言 1.1背景简介及其应用 无线能量传输是指通过无线的方式来实现能量从能量源传输到负载的一个过程。事实上,无线能量传输并不是什么新概念,早在1891年,尼古拉〃特斯拉就证实了无线能量传输,2001 年5 月,法国国家科学研究中心的皮格努莱特(G.Pignolet),利用微波无线传输电能点亮40m 外一个200W 的灯泡。2006 年末,物理学教授马林〃索尔贾希克为首的研究团队试制出的无线供电装置,可以点亮相隔7 英尺(约2.1m) 远的60W 电灯泡,能量效率可达到40%。2007年,美国麻省理工学院朝着无线能量传输迈出了革命性的一步,展示了一种能够替代现有笔记本、手机充电的方式,MIT的研究小组将这一概念称之为非辐射电磁场。2008 年8 月的英特尔信息技术峰会(IDF:Intel Developer Forum)上演示了无线供电方式点亮一枚60W 电灯泡,可以在1m距离内隔空给60W 灯泡提供电力,效

无线电力传输技术样本

无线电力传输技术 无线电力传输技术 人类追逐自由的本能, 在现实面前屡屡受挫。自从广泛使用电能以来, 许多人都为了那些电器拖着的长长电线而绞尽脑汁, 但无 线供电却一直只能作为一个在前方远远招手的梦想。现在, 我们可能看到了一线曙光。 在 8月的英特尔开发者论坛( IDF, Intel Developer Forum) 上, 西雅图实验室的约书亚·史密斯( Joshua R. Smith) 领导的研究 小组向公众展示了一项新技术——基于”磁耦合共振”原理的无 线供电, 在展示中成功地点亮了一个一米开外的60瓦灯泡, 而在 电源和灯泡之间没有使用任何电线。她们声称, 在这个系统中无线电力的传输效率达到了75%。 大刘在《三体II·黑暗森林》中描绘了一个两百年后的世界。因 为人们掌握了可控核聚变技术, 能够提供极大丰富的能源, 无线 供电的损失在可接受范围之内, 因此大部分电器都能够采用无线 方式来供电, 从电热杯一直到个人飞行器都是如此。电像空气一样无处不在, 人类再也不用受电线的拖累了。 正如书中所提到的那样, 无线供电技术现在也已经出现了。实际上, 近距离的无线供电技术早在一百多年前就已经出现, 而我们现在 生活中的很多小东西, 都已经在使用无线供电。可能不远的未来,

我们还会看到远距离和室内距离的无线供电产品, 而不会看到电线杆和高压线, ”插头”也将会变成一个历史名词。 好兆头 英特尔的这种无线供电技术, 是基于麻省理工大学的一项研究成果而开发的。 6月, 麻省理工大学的物理学助理教授马林·索尔贾希克( Marin Soljacic) 和她的研究团队公开做了一个演示。她们给一个直径60厘米的线圈通电, 6英尺( 约1.9米) 之外连接在另一个线圈上的60瓦灯泡被点亮了。这种马林称之为”WiTricity”技术的原理是”磁耦合共振”, 而她本人也因为这一创造获得了麦克阿瑟基金会的天才奖。 新技术所消耗的电能只有传统电磁感应供电技术的百万分之一, 不由让人们对室内距离的无线供电重新燃起了希望。而它的关键在于”共振”。 科学家们早就发现, 共振是一种非常高效的传输能量方式。我们都听过诸如共振引起的铁桥坍塌、雪崩或者高音歌唱家震碎玻璃杯的故事。无论这些故事可信度如何, 但它们的基本原理是正确的: 两个振动频率相同的物体之间能够高效传输能量, 而对不同振动频率的物体几乎没有影响。在马林的这种新技术中, 将发送端和接

文无线电能传输文献综述

本科毕业设计论文 文献综述 题目:电能无线传输装置的硬件设计 作者姓名 指导教师 专业班级 学院信息工程学院 提交日期2016年3月7日

电能无线传输装置的硬件设计 姓名:专业班级: 摘要:无线电能传输技术是通过电磁感应、电磁共振、电磁辐射等多种形式实现非接触式的新型电能传输,能帮助使我们摆脱传统的电能传输方式的各种缺点。文章阐述了无线电能传输技术的研究背景,介绍了该传输方式的各种优点,以及在国内外的研究发展历程。之后叙述了现有理论框架下的三种无线电能传输技术,并比较了四种技术的特点。文章的最后,阐述了无线电能传输技术的应用前景和领域。 关键词:无线电能传输;电磁感应;电磁共振;电磁辐射;传输效率 1 研究背景及意义 人类社会自第二次工业革命以来,便进入了电气化时代。大至遍布世界各地的高压线、电网,小至各种各样的家用电气设备,传统的电能传输主要通过金属导线点对点,属于直接接触传输。这种传输方式使用电缆线作为媒介,在电能传输的过程中将不可避免的产生一些问题。例如尖端放电、线路老化等因素导致的电火花,不仅会使线路损耗增大,还会大大降低供电的可靠性和安全性[1],且会缩短设备的寿命。在油田、钻采矿井等场合,用传统的输电方式容易由于摩擦而产生微小电火花,严重时甚至引起爆炸,造成重大的事故。在水下,导线直接接触供电还有电击的危险[2-4]。这一系列的问题都在呼唤着一种摆脱金属电缆的电能传输方式,即无线电能传输。无线电能传输(WPT)是一种有效的新型电能传输方法,通过无线电能传输,不需要使用电缆或其他实物就能进行电能的传输,电能可以通过短距离耦合,中等范围的谐振感应和电磁波感应传输,在很难使用传统电缆的地方也可以实现电能传输[5]。 实现无线电能传输,将使人类在电能方面的应用更加宽广和灵活。电能的无线传输技术将开辟人类能源的另一个新时代,给大众带来非同凡响的意义和影响。

无线通信技术及5G关键技术介绍

姓名:张健康学号:02121222 姓名:王晨阳学号:02121202 姓名:王李宁学号:02121209

[摘要] (2) 1.引言 (3) 2.无线通信技术概念 (3) 2.1 3G即将成为过去 (3) 2.2 4G 是现在 (4) 2.3 5G是未来 (5) 2.4各国研究进展 (6) 3.5G性能指标 (7) 4.5G关键技术 (8) 4.1 新型多天线技术 (8) 4.2 高频段的使用 (9) 4.3 同时同频全双工 (9) 4.4终端直通技术(D2D) (9) 4.5 密集网络 (9) 4.6新型网络架构 (10) 5.结束语 (10) 中国--机遇与竞争并存 (11) 参考文献: (11) [摘要] 第五代通信系统是面向2020年以后人类信息社会需求的无线移动通信系

统,它是一个多业务技术融合的网络,通过技术的演进和创新,满足未来广泛的数据、连接的各种业务不断发展的需要,提升用户体验。本文首先介绍5G的概念,然后阐述了5G的性能指标,重点对5G的关键技术进行论述,这些关键技术包括新型多天线技术、微波段的使用、同时同频全双工、设备间直接通信技术、自组织网络。 [关键词] 5G;无线通信;关键技术;移动通信技术 1.引言 4G网络部署正在如火如荼地进行时,关于5G的研究也拉开了序幕。2012年,由欧盟出资2700亿欧元支持的5G研究项目METIS(Mobile and Wireless Communications Enablers for the2020Information Society)[1]正式启动,项目分为八个组分别对场景需求、空口技术、多天线技术、网络架构、频谱分析、仿真及测试平台等方面进行深入研究;英国政府联合多家企业,创立5G创新中心,致力于未来用户需求、5G网络关键性能指标、核心技术的研究与评估验证;韩国由韩国科技部、ICT和未来计划部共同推动成立了韩国“5G Forum”,专门推动其国内5G进展;中国,工业和信息化部、发改委和科技部共同成立IMT-2020推进组,作为5G工作的平台,旨在推动国内自主研发的5G技术成为国际标准。可见,对于5G的研究,许多国家或组织都在积极地进行中,未来5G技术将使人们的通信生活发展到一个全新的阶段。 2.无线通信技术概念 GSM是第一代的无线通信技术 为模拟技术,采用的是频分多址方 式,频谱的利用效率非常低下。GSM 诞生之初的目的为使用数字技术取 代模拟技术,提高语音通话的质量, 提高频谱利用效率,降低组网成本。 GSM可以说是迄今为止最为成功的 无线通信技术,可以实现全球漫游。 GSM主要解决的是语音通话问题,而 随着对移动数据的要求提高,提出了 第三代移动通信技术(3G)。 2.1 3G即将成为过去

无线电力传输技术的发展

无线电力传输技术的发展 人类追逐自由的本能,在现实面前屡屡受挫。自从广泛使用电能以来,许多人都为了那些电器拖着的长长电线而绞尽脑汁,但无线供电却一直只能作为一个在前方远远招手的梦想。现在,我们也许看到了一线曙光。 在2008年8月的英特尔开发者论坛(IDF,Intel Developer Forum)上,西雅图实验室的约书亚·史密斯(Joshua R. Smith)领导的研究小组向公众展示了一项新技术——基于“磁耦合共振”原理的无线供电,在展示中成功地点亮了一个一米开外的60瓦灯泡,而在电源和灯泡之间没有使用任何电线。他们声称,在这个系统中无线电力的传输效率达到了75%。 大刘在《三体II·黑暗森林》中描绘了一个两百年后的世界。因为人们掌握了可控核聚变技术,可以提供极大丰富的能源,无线供电的损失在可接受范围之内,所以大部分电器都可以采用无线方式来供电,从电热杯一直到个人飞行器都是如此。电像空气一样无处不在,人类再也不用受电线的拖累了。 正如书中所提到的那样,无线供电技术现在也已经出现了。实际上,近距离的无线供电技术早在一百多年前就已经出现,而我们现在生活中的很多小东西,都已经在使用无线供电。也许不远的未来,我们还会看到远距离和室内距离的无线供电产品,而不会看到电线杆和高压线,“插头”也将会变成一个历史名词。 好兆头 英特尔的这种无线供电技术,是基于麻省理工大学的一项研究成果而开发的。 2007年6月,麻省理工大学的物理学助理教授马林·索尔贾希克(Marin Soljacic)和他的研究团队公开做了一个演示。他们给一个直径60厘米的线圈通电,6英尺(约1.9米)之外连接在另一个线圈上的60瓦灯泡被点亮了。这种马林称之为“WiTricity”技术的原理是“磁耦合共振”,而他本人也因为这一发明获得了麦克阿瑟基金会2008年的天才奖。

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