无线电能传输技术综述_张茂春
动态无线供电系统设计探索
• 91•矿山作业、水下作业等特殊应用。
随着 Internet 技术的飞速发展，计算机、手机等电子设备得到了广泛的应用，但越来越多的电线和插座给人们的日常生活带来不便。
另外，植入体内的医疗器械在长期供电方面存在很大缺陷。
面对日益突出的问题，无线能源传输技术应运而生，成为社会关注的焦点。
无线充电技术引源于无线电力输送技术。
2 无线电能传输技术的理论基础2.1 理论基础图1 近场和远场区域划分无线电能传输系统的理论基础是磁耦合谐振式传输原理。
根据电磁场理论可知交变的磁场能够产生交变的电场，交变的电场同时也能产生交变的磁场。
高频功率电磁场的发射源是无线统，实验中用到的两个预训练模型来自于Face Net，分别由CASIA-WebFace人脸库和VGGFace2人脸库利用Inception-ResNet-V1模型和softmax损失训练得到，利用这两个预训练模型我们在原始数据集下的人脸识别率分别为99.3%和98.6%。
HSV模型下，图像的色调Hue、饱和度Sat、明度Val分别被归一化[0,1]的范围内，改变三项的值，图3~图4分别给出了不同Hue、Sat、Val与我们的人脸识别系统的识别率的对应关系。
对比度反映的是图像的明暗区域对比程度，保证图像平均亮度不变，扩大或缩小明暗像素点之间的差值，引入percent ∈[-1,1]，得到对比度与识别率关系如图6所示。
这里我们运用的是灰度世界法调节图像的白平衡，引入了灰度值Gray ∈[0,255]来调节图像的白平衡，得到白平衡与识别率的关系如图7所示。
实验的最后对数据集进行了加噪处理，添加的是高斯噪声，调节高斯噪声的方差，得到不同强度下的高斯噪声与识别率的关系如图8所示。
4.结果分析为方便起见，下面我们分别将基于VGGFace2预训练模型和CASIA-WebFace预训练模型结合SVM训练得到的训练模型称为模型一和模型二。
由图3可以看出，在大部分色调下，模型一的识别率要好于模型二，但是中间色调情况下，模型二的识别率要比模型一要好，且模型一和模型二在中间色调的识别率要明显低于两边色调。
电能无线传输技术
电能无线传输技术电能无线传输技术，这听起来就像是魔法一样的东西呢。
咱们都知道，平常电都是顺着电线跑的，就像小火车只能在铁轨上跑一样。
可这电能无线传输呀，就像是让小火车脱离了铁轨，在空中自由穿梭呢。
电能无线传输有好几种方式哦。
有一种就像咱们平常听收音机似的，靠电磁波来传输电能。
收音机是接收电磁波变成声音，这无线电能传输呢，就是把电能变成电磁波发出去，然后在接收端再把电磁波变回电能。
这就好比你把一篮子苹果变成了魔法种子撒出去，在另一个地方又把这些种子变回苹果一样神奇。
还有一种方式是通过磁共振耦合来实现电能无线传输。
这就有点像两个人之间有默契的感应。
两个具有相同频率的物体，它们之间就能很好地传递能量。
就像是两个好朋友，心里想着同样的节奏，就能把力量互相传递。
比如说，有两个小铃铛，只要它们振动的频率一样，其中一个震动起来，另一个也会跟着震动，电能在这种方式下传输也有点这个意思。
那这电能无线传输技术有啥用呢？用处可大啦。
咱先说说在手机充电上的应用。
现在大家都离不开手机，每次充电都要找充电线，线绕来绕去的可麻烦了。
要是有了电能无线传输技术，就像手机有了个隐形的充电小精灵，只要把手机往充电座上一放，就能自动充电，多方便呀。
这就好比你回家，不用自己动手开门，门自动就开了，迎接你进去。
再看看在电动汽车充电方面。
电动汽车充电的时候，那充电线又粗又重。
要是能无线充电呢，就像汽车有了个无形的加油管，开到特定的地方就能充电，不需要再插拔那些笨重的充电设备。
这感觉就像是汽车自己走进了一个能量小屋，出来就充满电可以跑了。
在医疗设备上，这电能无线传输技术也能大显身手。
有些植入人体的医疗设备，像心脏起搏器之类的。
要是用传统的充电方式，还得开刀啥的，多吓人啊。
有了无线传输电能，就像给这些设备安装了一个隐形的能量输送带，源源不断地给它们输送能量，既安全又方便。
这就好比是在身体里开了一条秘密的能量通道，保障设备正常运行。
不过呢，这电能无线传输技术也不是完美无缺的。
无线电能传输技术国内外研究综述
无线电能传输技术国内外研究综述无线电能传输技术是一种通过无线方式传输电能的新兴技术，具有广泛的应用前景和潜力。
本文对无线电能传输技术的国内外研究进行了综述，介绍了该技术的研究现状、争论焦点、研究成果和不足，以及未来研究方向和挑战。
无线电能传输技术是一种通过无线方式传输电能的新兴技术，具有广泛的应用前景和潜力。
随着科技的不断发展，无线电能传输技术已经成为能源领域研究的热点之一。
本文旨在综述无线电能传输技术的国内外研究现状和争论焦点，介绍该技术的研究成果和不足，并探讨未来的研究方向和挑战。
无线电能传输技术是一种基于电磁感应、电磁波、磁场等物理原理，通过无线方式传输电能的新兴技术。
根据传输原理的不同，无线电能传输技术可分为磁耦合无线电能传输、电磁辐射无线电能传输、电场耦合无线电能传输等几种类型。
其中，磁耦合无线电能传输是最常用的一种，其原理是利用磁场进行电能传输。
无线电能传输技术的历史可以追溯到19世纪末，当时人们开始研究无线电能的传输。
随着科技的不断进步，无线电能传输技术得到了快速发展和应用。
国外学者如美国的Marin Soljacic和日本的TadashiMaeda等人在该领域做出了重要贡献。
国内对无线电能传输技术的研究起步较晚，但进展迅速，已有多所高校和科研机构在该领域进行了深入研究。
目前，无线电能传输技术已经得到了广泛应用，例如无接触充电、无线电力传输网络、医疗植入式设备等。
然而，无线电能传输技术仍存在一些争论焦点和挑战，如传输效率、安全性和距离等问题。
同时，该技术的应用也需要解决一些法律和技术规范等方面的问题。
国内外学者在无线电能传输技术方面进行了大量研究，并取得了一系列重要成果。
例如，Marin Soljacic等人利用磁耦合原理实现了远距离的无线电能传输；Tadashi Maeda等人研究出了基于电磁波的无线电能传输技术，实现了高效的无线电能传输。
国内一些高校和科研机构在无线电能传输技术方面也取得了重要进展，如南京航空航天大学的陈仁文教授团队在无接触充电方面进行了深入研究，并研制出了一系列无接触充电装置。
无线传能综述
无线传能综述摘要传统的电能传输方式大多通过导线或插座将电能传输到终端产品，这种传输方式会带来摩擦，易产生电火花等问题，从而影响电气设备的安全可靠性。
而无线电力传输作为一项新兴的电力传输技术，使我们摆脱传统的电能传输方式，近年来受到了国际范围的广泛关注。
文章讲述了无线电能传输技术在国内外的研究现状，详细叙述了现有理论框架下的四种无线电能传输技术，并比较了四种技术的特点和应用领域。
最后，阐述了新型无线电能传应用前景及面对问题。
关键词：电磁感应；电磁共振；射频技术；微波ABSTRACTTraditional way of power transmission mostly through a wire or socket to transmit electricity to end products, this way of transmission will lead to friction, easy to produce the problem such as spark, which affects the safety and reliability of the electrical equipment. The wireless power transmission as a new power transmission technology, make us get rid of the traditional way of power transmission, in recent years has received the widespread attention of the international scope. The article tells the story of radio transmission technology research status at home and abroad, is described in detail the existing theory under the framework of four types of wireless transmission technology, and compares the four technical characteristics and application fields. Finally, this paper expounds the new radio can pass application prospect and problems.Key words:Electromagnetic induction. Magnetic resonance; Radio frequency technology; microwave目录1绪论 (2)1.1 概述 (2)1.2 无线电发展历程 (2)1.3 各国研究现状 (2)2 无线电力传输及其分类 (4)2.1 电磁感应 (4)2.2 电磁谐振 (5)2.3 射频 (7)2.4 微波 (8)3 广泛的应用领域 (10)3.1 交通运输领域 (10)3.2 医疗器械领域 (11)3.3 便携通信领域 (11)3.4 航空航天领域 (11)3.5 水下探测领域 (12)4 无线电力传输面临的问题及发展 (12)参考文献 (13)1绪论1.1概述如今越来越多的电子产品为人们的工作生活带来了极大的便捷，但传统的电力传输方式大多是通过导线或插座将电力传输到终端产品，由于存在摩擦、老化等问题，电能传输过程中很容易产生火花，进而影响到用电设备的寿命和用电安全。
无线电力传输综述
无线电力传输综述摘要：现在社会的快速推动下，科技水平越来越高了。
传统的输电方式也逐渐被淘汰了，无线电力传输顺利进入了人们的眼界。
不需要传统的电力线路，通过无线的方式传送电，在经由特定的装置接受发出的电波，达到无线的目的。
这样既节省了金钱，又有利于路线的治理。
本文就对无线电能传输的发展、分类、发展前景和应用以及面临的问题做了简要论述。
关键词：无线电能传输综述0引言无线电力传输就是用不接触的方式传送电能的同时保证一定的效率和稳定的输送给使用者，保证效率尽可能的高，功率尽可能的大，这才是人们对无线电力传送的需要。
1无线电力传输的发展现在所具有的输电法有两类：拔插法和无线传输。
是利用插头和插座进行接触式电能传输的，这样的方法不仅对使用者来说不安全也带来了诸多不便。
对于拔插式的充电方式不仅存在电火花甚至可能发生触电事故，而且还有一定的接触损耗和积尘，更有在暴风雨的天气大大加深了安全危险。
是以无线电能传输的方法就涌现出来了，如此法比传统充电法更为的便捷、安全。
当人们利用电的时刻就想让电能无线传送。
在19世纪，天才科学家特斯拉为无线电力传送成功的打开了第一扇大门，为未来的无线传输的发展推动了巨大的一步。
他成功地创造出旋转磁场原理，并完美运用在感应电动机上。
但是工作效率不高和存在着安全隐患成功地阻碍了无线电力传输的发展[1][2][3]。
21世纪，科学家们经过一系列的不懈努力，成功利用微波点亮了远处的灯泡，完成了从短短的几米到一千多米的成功飞跃，展示了科学的无限潜力。
在此基础上，无线体—Qi的标准，让全球受益。
在如今充电联盟随之迅速崛起，摩托罗拉公司、麻省理工研究人员都在进一步地解决无线充电效率问题，迈向未来更高标准。
无线充电联盟更是给出了磁场作为能量载个能量欠缺的世界情况下，太阳无疑是最佳的能源，因而将太空中的大量太阳能转换为电能输送到地球，成为了人们寻求的方针之一了！所以无线电力传输必须要进行更飞速的发展[4][5]。
无线电能传输技术研究与应用综述
无线电能传输技术研究与应用综述
本文综述了无线电能传输技术的研究和应用现状。
首先介绍了无线电能传输的背景和基本原理，包括无线电波的发射、传输、接收和转换为电能的过程。
然后详细讨论了无线电能传输的关键技术，包括功率传输、距离限制、接收效率、电磁辐射等问题，并介绍了目前存在的解决方案和技术进展。
接着，本文概述了无线电能传输的应用领域，包括无线充电、智能家居、医疗设备、工业制造等，并阐述了无线电能传输技术在这些领域中的优势和应用前景。
最后，本文总结了无线电能传输技术的发展趋势和挑战，指出了未来需要进一步解决的问题和研究方向。
- 1 -。
自谐振线圈耦合式电能无线传输的最大效率分析与设计
自谐振线圈耦合式电能无线传输的最大效率分析与设计一、本文概述随着科技的快速发展和人们对便捷性需求的提升，无线电能传输技术越来越受到关注。
作为一种新型电能传输方式，自谐振线圈耦合式电能无线传输技术以其高效、安全和灵活的特点，在电动汽车、移动设备充电、水下及空间探测等领域展现出广阔的应用前景。
如何提高这种传输技术的效率，仍是当前研究的热点和难点。
本文旨在分析自谐振线圈耦合式电能无线传输的最大效率，并探讨其优化设计方法，以期为实际应用提供理论支持和技术指导。
本文首先回顾了自谐振线圈耦合式电能无线传输技术的发展历程和现状，分析了其基本原理和工作机制。
在此基础上，通过理论分析和数学建模，深入探讨了影响电能无线传输效率的关键因素，包括线圈设计、耦合距离、谐振频率等。
同时，本文还提出了一种基于多物理场耦合分析的优化设计方法，通过优化线圈结构、调整工作频率等手段，提高电能无线传输的最大效率。
本文的研究不仅对深入理解自谐振线圈耦合式电能无线传输技术的传输机制具有重要意义，而且为实际工程应用提供了有效的设计思路和优化策略。
通过本文的研究，有望推动自谐振线圈耦合式电能无线传输技术在更多领域的应用，为社会进步和科技发展做出贡献。
二、自谐振线圈耦合式电能无线传输的基本原理自谐振线圈耦合式电能无线传输技术是一种基于电磁场理论的无线能量传输方式。
其基本原理在于利用两个自谐振线圈之间产生的磁场耦合，实现电能的无线传输。
自谐振线圈的设计是关键，它要求线圈在特定频率下产生谐振，从而最大化传输效率。
当发送线圈中的交变电流产生变化的磁场时，接收线圈中的磁通量也会随之变化，从而在接收线圈中产生感应电动势和感应电流，实现电能的无线传输。
传输效率是自谐振线圈耦合式电能无线传输技术的重要指标。
影响传输效率的因素主要包括线圈之间的距离、线圈的尺寸、线圈的匝数、线圈的自谐振频率以及传输功率等。
为了提高传输效率，需要对这些因素进行优化设计。
自谐振线圈耦合式电能无线传输技术还需要考虑电磁兼容性和安全性问题。
谐振式无线电能传输技术综述
谐振式无线电能传输技术综述摘要：随着科技的进步，无线电能传输技术越来越受到关注。
谐振式无线电能传输技术（MCR-WPT）作为一种中等距离具有较高功率和较大传输效率的无线电能传输技术成了研究的热点。
本文对MCR-WPT进行概括性的总结。
首先阐述MCR-WPT国内外的研究现状，其次分析MCR-WPT的基本结构和工作原理，并介绍目前用于分析该技术的主要理论，接着对该技术目前的传输水平和热点问题进行分类阐述，最后在当前研究的热点问题基础上，对该技术有待研究以及发展趋势进行了展望。
关键词：无线电能传输；谐振；MCR-WPT0 引言近年，笔记本电脑、手机、音乐播放器等大量的电子产品正涌入我们的生活。
这些电器设备大多通过固定的电源获取电能，即电器与电源之间一般都需要用导线连接才能工作。
然而，电源线的频繁拔插既不安全,也容易破损；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；并且在安全上存在很多隐患。
所以，对无线电能传输技术的研究就显得愈发重要和迫切。
无线电能传输（wireless power transfer, WPT）又称为非接触式无线电能传输（contactless power transfer, CPT），指的是电能从电源到负载的一种没有经过电气直接接触的能量传输方式。
根据传输机理的不同，无线电能传输技术可以分为，电磁感应式、电磁谐振式和微波方式。
三种无线电能传输方式性能比较如下表电磁感应式几瓦到几百瓦d<=1cm充电器必须有对被充电设备识别的功能，二者需要保持平行。
电磁谐振式几千瓦3m到4m 必须对所需要的频率进行保护。
微波无线式最大100mw 最大10m传输功率低，发射功率大部分以无线电波方式被浪费掉。
MCR-WPT利用谐振原理能够在中等距离有较高的功率和较大的效率。
近年来，国内外学者相继开展了关于 MCR-WPT 的理论和技术研究，取得了许多有积极意义的成果。
文献[10-17]对 MCR-WPT 技术的发展进行了详细的综合论述。
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[ 1, 2]
486
重庆工商大学学报 ( 自然科学版 )
图 2 利用 微波传输电能
[ 7, 8]
第 5期
张茂春 , 等 : 无线电能传输技术综述
487
间传输的距离, A t、 A r 分别代表发射天线和接收天线的面积, 表示工作波长 , 则微波在自由空间的传输效率 的函数。 = 是参数 At Ar D - 1, 图 3 表示出了它们之间的关 2 2
系 , 假设发射天线的口径场分布为高斯型。 从曲线可以得出这样一个结论, 传输效率和传输距离没 有直接的联系, 而是由 可由 A t 、 A r 的增加或 At Ar 决定。故距离 D 增大的效应 D 的减小来补偿。微波输能的总效率等
%
2 . 3 基于强耦合磁谐振实现的无线电力传输 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。 ( 1) 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 . 9MH z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。 ( 2) 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。如果不考虑周围空间的结构 , 并且在干涉损 耗和散失在周围环境中的损耗很
) > 1 。这就涉及了强耦合状态, 磁谐振在这种装置中扮演着重要的
角色。 M I T 的论文数据显示, 在 2 m 距离上的磁共振输电效率只有 40 %。
3 结束语
我国东西部经济发展的差距日益扩大 , 资源分布不平衡的矛盾日益突出。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, 又远离大电网, 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) 必须保证不干扰日常通信 ; ( 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。 参考文献:
于直流到微波、 微波传输和接收整流三部分效率之积。表 1 给出了微波输能总效率的分布。由表 1 可以看出 , 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。
图 3 自由空间微波传输效率和 的关系
表 1 微波输能总效率和各部分的效率 当前值 微波发生器的效率 发生器至接收天线口径之间的传输效率 接收整流效率 总效率 76. 7 94 64 45 改进值 85 94 75 60 预期值 90 95 90 77
+
D
1+
W D W
和
D
分别代表源和被驱动装置的衰减率 ( 辐射和吸收能量的损失 ) ;
是无负载装置时的附
488 加项;
重庆工商大学学报 ( 自然科学版 )
第 26 卷
是发射和接收装置之间的耦合系数。由式 ( 1) 可见 , 当
2 S D
W D
=
1 + k /(
2
S
D
) 时,
具有最大值, 且
高效率能量转移的关键是: k / (
第 26 卷
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 GH z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 Lew is科研中心曾将 30 k W 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 GH z的毫米 波, 整流天线的转换效率为 72% 。 1998 年, 5 . 8 GH z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 [ 5] 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。 W ildcharge 、 Powercast 、 SplashPow er 、 东京大学, 相继开发出非接 触式充电器。M IT 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 60W 电灯泡, 这 项技术被称为 W i T ric ity。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 MH z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。
[ 4]
2 无线电能传输的原理
2 . 1 基于变压器的疏松耦合非接触式的无线电力传输 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 [ 6] 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由提高一次侧 输入电源的频率加以补偿。
第 26卷第 4 期 Vo l 26 NO. 5
重庆工商大学学报 ( 自然科学版 )
J Chongqing T echno l Business U n iv ( N at Sc i Ed)
2009 年 10 月 Oct 2009
文章编号: 1672- 058X ( 2009) 05- 0485- 04
图 4 磁谐振系统模型
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。 强耦合磁谐振系统可以借助耦合模理论加以描述。当发射和接收装置谐振时, 功率最佳, 此时的效率 可表示为
[ 1- 3]
:
W
k
s
2 D 2
= 1+ 式 ( 1)中 ,
S W D W D
D
k
s
2
( 1)
图 1 疏松式变压器 , 原副线圈分离
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, 磁心周围介质的相对 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 . 2 基于电磁辐射的无线电力传输 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。 ( 1) 布朗的微波输电系统。上世纪 60 年代 , W illiam C. Brow n 向世人展示的微波传输电能示意图 如图 2 所示。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 GH z频段输出 5~ 200W 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 接受天线拥有 25 % 的收集和转换效率 , 这种天线在 2 . 45 GH z测试时曾经达到甚至超过 90 % 的效率。传输距离比 较远之后, 增强天线的方向性和效率会十分困难。 ( 2) 微波输能的传输效率。若 D 代表微波在自由空
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 ( N ik ola T esla) , 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 H z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 ( Sohw e ing) 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. Y ag i和 S . U da 发明了可 用于无线电能传输的定向天线 , 又称为八木 - 宇田天线。 20 世纪 60 年代初期雷声公司 ( Ray theon) 的布朗 ( W. C. Brow n)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 [ 3] 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 . 45 GH z的微波能量转换为了直流电。 1977 年在实验中使用 G a A s- P t肖特基势垒二极管, 用铝条构造半波电