篇一：无线电力传输设备
（19）中华人民共和国国家知识产权局
（12）发明专利申请
（21）申请号
CN201310088465.2（22）申请日
2013.03.1（71）申请人
LG伊诺特有限公司
地址
韩国首尔
（10）申请公布号
CN103326475A
（43）申请公布日2013.09.25（72）发明人
裵守镐
（74）专利代理机构
中原信达知识产权代理有限责任公司
代理人
夏凯
（51）Int.CI
权利要求说明书
说明书
幅图
（54）发明名称
无线电力传输设备及其方法
（57）摘要
公开一种无线电力传输设备及其方法。无
线电力传输设备将电力无线地传输到无线电力接收设备。无线电力传输设备检测无线电力传输设备和无线电力接收设备之间的无线电力传输状态，并且基于检测到的无线电力传输状态生成控制信号以控制传输电力。无线电力传输设备基于控制信号使用第一DC电生成传输电力，并且基于电磁感应方案通过传输感应线圈单元将传输电力传输到传输谐振线圈。
篇二：无线电力传输设备
本科毕业论文（设计）
题
目
中短距离小功率
无线电力传输系统设计
指导教师
张军
职称
讲师
学生姓名
陈昂
学号
20091526102专
业
通信工程（无线移动通信方向）
班
级
2009级无线移动通信1班
院
（系）
电子信息工程学院
完成时间
2013年4月20日
中短距离小功率无线电力传输系统设计
摘
要
移动互联网的井喷式繁荣，移动互联设备（MID）层出不穷的涌现，电池技术瓶颈的限制已难以满足人们的用电需求；物联网的深入发展，越来越广泛的网络节点能量供给等都要求更为先进的无线能量传输技术的发展，尤其是中短距离中小功率的无线电能传输的发展。两者共同昭示着无线电能传输光明的未来。
本文对无线电能传输（WPT）做出了简要但系统的介绍，并对其中的微波输能技术(MPT)做出了深入的探讨，在此基础上建立起了中短距离中小功率无线电力传输系统模型，即为MPT-MDSP式系统的模型。这种系统是由发射和接收两部分组成，发射部分用声表面波射频发生电路将DC转变成RF并通过特制天线辐射出去，接收部分再通过接收天线接收RF能量，用整流电路将RF转变成DC，供应用电设备。
关键词
无线电能传输（WPT)/微波输能(MPT)/天线
MIDDLEDISTANCE&SMALLPOWER
WIRELESSPOWERTRANSPOTAION
SYSTEM
ABSTRACT
TheWirelessPowerTransportation(WPT)showsaoutstandingnecessityinourtoday`sdailylife.ForonethingTheMobileInternetdevice(MID)comesoutoneafteranotherbecauseofTheprosperityofMobileInternet.Thelimitationsofthetechnologybottleneckinbatterycapacitycannotfitpeople`srequirementinthesedevises.ForanothertheboomingofInternetofThingsbringslargequantityofnetnodes.Thesenodescannotbechargedeasily.However,WPTwillbethebestwaytosolvethisproblem.Especially,theMiddleDistance&SmallPowerWirelessPowerTransportationSystem(WPT-MDSP)willplaysagreatrolein
thesescopes.Inthispaper,ImadeabriefbutclearintroductionoftheWPT,andathoroughdiscussioninMicrowavePowerTransportation(MPT),whichwasusedtoleedtotheappliedsystemWPT-MDSP.Thissystemcontainstwoparts,theeradiationpartandtheReceivepart.ThefirstpartworksforchangingDirect-current（DC）
intoRadiofrequency（RF）,theotherdoestheconversework.Bothofthemaredesignedforexclusiveuse.TheyworkstogethertochargetheElectricalequipment.Keywords
WirelessPowerTransportation(WPT)/MicrowavePowerTransportation(MPT)/Antenna
目
录
摘
要
....................................................IIABSTRACT...................................................III
1无线能量传输概述
...........................................11.1研究背景及意义
........................................11.2研究历程及现状
........................................21.3无线输能的方式及比较
..................................31.4本文的主要内容及行文结构
..............................42中短距离小功率无线电力传输系统简述
.........................52.1WPT-MDSP系统定义
.....................................52.2MDSP系统发展状况
.....................................62.3MPT-MDSP系统的技术构成...............................62.3.1MPT系统组成和关键技术
.....................................2.3.2MPT-MDSP系统的技术构成
....................................3系统的发射系统设计
.................................................3.1微波源前端电路设计....................................3.2微波功率发射源设计....................................3.3发射天线设计
.........................................13.3.1天线的主要技术指标
........................................13.3.2433M八木定向天线设计
.....................................134系统的接收系统设计
................................................154.1接收天线设计
.........................................154.2负载匹配
.............................................15能量传输效率分析
..................................................25.1WPT-MDSP系统的能量传输效率研究方法..................205.2一种系统效率的分部研究法.............................26系统的优化升级方案构思
...........................................226.1系统体积的缩小
.......................................226.2系统能量传递效率的提升...............................236.3系统的智能化改进及安全性.............................23致
谢....................................................26参考文献....................................................21无线能量传输概述
1.1研究背景及意义
21世纪是信息、通信技术飞速发展的时代。移动互联技术如井喷式的发展：人与人之间的通信日臻完美；人与物，物与物之间的通信方兴未艾。一方面，已经发展起来的移动互联网已经很大程度上的优化着我们的美好生活，让我们随时随地，每时每刻都能与我们的亲朋好友进行着文字、图片、语音、视频各种交流，手指轻轻一滑，我们的欢声笑语便能传遍整个世界。另一方面，物联网似乎蕴含着更大的能量：我们所在意的植物能是会说话的，比如农场里的作物温度，湿度，CO2浓度等，都能通过无线传感网告诉我们。同样，我们所在意的动物，食物，建筑物，交通工具等等，都能通过无线传感网告诉我们他们的状态、“心情”。
前者的背后稍加抽象的思维我们便会发现这种大发展大繁荣主要源于两种革命式的变化：一是信号的无线化：从传统的有线电话，到现在的3G/WIFI/4G等的发展。二是，手持终端的无线化：从有线电话，到“大哥大”再到现在的手机甚至“平板手机”。现今人们的需求催生了高性能大屏幕的智能平板手机，但电池技术的瓶颈让我们不得不忍受电池电量不足的痛楚：如果我们能看惯一堆扯来扯去的电线，能适应一天至少冲一次电，那么出差的时候关机或者拿个备用机似乎也变得不可避免。能量能不能无线化传输呢？
后者的大发展当然也要一定程度的解决无限能量传递的问题，无线节点寿命如果只取决于电池的寿命的话，无线传感网的发展阻力将大大增加。物联网的发展大势所趋，无线节点的供电势必会推动无限能量传输的发展。
当然，能量可以实现无线传输。而且无线能量传输已经开始了较为广阔的应用，尽管我们并不常听闻。我国随着经济的快速发展，能源战略问题也日益突出。中国科学院在名为《中国未来能源战略咨询报告》中建议太阳能经济实惠，是解决中国乃至世界能源危机的最佳方式。早在20世纪50年代，美国等西方国家就开始了利用太阳能卫星将太空的太阳能转换成微波传输到地面，再转换成电能的无线输能研究。在军事上，如高空永久飞行通信平台，微型侦察机等卫星武器，还如条件恶劣地区的电力传输，以及电动汽车的供能等众多应用。所以，无线能量传输技术是一种潜在新兴的并且将会大有可为的技术。“他被美国《技术评论》评为未来十大科研方向之一”[2]。
1.2研究历程及现状
事实上无线能量传输有着年轻而又悠久的历史。年轻是因为他并没有成熟被大规模应用而为世人所熟知。但，他却有百年的历史！在这里不得不提这位“被遗忘的天才”尼古拉斯·特斯拉(Nikola·Tesla)。1890年，他做了无线电能传输的实验，利用地球看作似一个巨型的内导体，再利用环绕在地球表面的电磁波进行大规模无线[2]能量传输。历史上的通古斯大爆炸，传说便是他用这种方式产生的巨大能量。后来，因财力不足而实验失败，他的实验资料都被美国中情局尘封，而不为世人流传。此后关于无线能量传输的研究便中断了。
近代，直到20世纪60年代，无线电能传输才再次新兴起来。[3]1964年WilliamC·Brown研发出了将微波能转变成电能的硅整流二极管天线。1967年美国雷声公司和美国空军合作共同进行了世界上第一次电力微波实验，实验成功用微波向直升飞机提供足够的电力。1968年美国提出了上文所说的空间太阳能发电（SSP）的概念。1979年美国NASA和美国能源部共同提出了有重大意义的空间太阳能计划，并建立了SPS太阳能卫星基准系统。1994年科研工作者用微波将4KW的能量传输了42米之遥。1995年美国NASA建立起了250MW的（SPS）空间太阳能动力系统。2001年5月，法国G·Pignolet用磁控管方式的微波发射源点亮了40米外的200W电灯泡。2003年欧盟在留尼旺岛建立了一个2.45G频段的微波电能传输装置，为1Km外的格朗巴桑村进行了电能供应。[2]最近几年，世界和国内无线电能传输的发展如火如荼。尤其是在2007年6月，美国麻省理工学院（MIT）在该领域有了巨大突破，利用磁共振无线输电技术（ERPT），研制出的无线电能供应装置成功点亮相距大约2.1m远的60W电灯泡后[4]，我国的研究机构都给于了深刻的重视。在国外比如Powercast，英特尔，微软，摩托罗拉，苹果等公司都有很深入的研究。在国内青岛海尔集团，香港城市大学，华南理工，东南大学，上海大学，哈工大等院校也开始了一定深度的研究。2010年8月国际成立了无线充电联盟，并发布了QI无线充电标准，为大规模的商用拉开了帷幕。据估计2020年，无线电力传输的产业规模将达到500-1000亿。[2]
1.3无线输能的方式及比较
无线能量传输（WPT）经过百年的研究发展，大致形成了四种主要的方法。电磁感应的方式（ICPT），微波输能的方式(MPT)，磁耦合共振的方式(ERPT)，空间太阳能的方式(SPT)。
图1-1无线输能技术方式
ICPT(InductivelyCoupledPowerTransportation)电磁感应式无线电能传输，是一种古老的无线电能传输方式，追溯起来，早在特斯拉发明了变压器的时候就已经实现了。是以磁场为媒介，利用变压器耦合，通过初级线圈和次级线圈耦合产生感应电流，电能可以穿过非金属材料传输，从而实现无电气连接的能量传输。这种传输方式已经用到了我们生活中，除了变压器，还有电动牙刷，以及最近QI的无线充电标准，在电动汽车充电中的应用以及Lumia920、Nexus4等最新的几款手机中的应用。这种传输功率大，效率高但是传输距离很近，一般不超过10cm。
MPT(MicrowavePowerTransportation)微波输能技术，最早是由赫兹（1857-1894）提出的，他论证了电磁波可以在高压电弧产生经只有空间传播后能在接收设备商检测到的理论[1]，而后一直到1964年威廉姆·布朗（WilliamC·Brown）研发出了硅整流二极管天线后能将微波能转变成电能，将直流电能转化成了400W左[3]右的微波能，传输了7.4米，在接收端被接收到了104W直流电能。SPS（SolarPowerSatellite）的发展也是MPT发展很重要的一部分。上世纪70年代，美国、日本进行了大规模深入研究，以应对出现的能源危机，如上文所述。它是把直流电能转化成微波通过天线传输出去，然后经过整流天线，将微波能转变成直流能量的技术。在中国，1994年，由林为干首先引进微波输能的概念，[3]而后的研究也不很系统，主要分布在整流天线的方向上研究。但从国内外多年的研究来讲，是一种相对较成熟的技术了。
它可以进行中远程距离的能量传输，而且传输功率也可以有很大的范围，但是效率不很高，微波的危害还没有研究清楚，对人体和坏境的破坏还有待于深入研究。
ERPT（Electro-magneticResonantPowerTransportation）磁耦合共振能量传输技术，他是一种新技术，2007年美国MIT教授马林
·尔贾希克，做的两个共振线圈隔空输能将一个60W的灯泡在2米左右的距离内点亮的实验，然后将成果发表在了《科学》上开始的。MIT的学者认为，相同谐振频率的物体构成耦合共振系统可以很[4]高效率的传递能量，而对周围非同频率谐振的物体影响甚小。但也有人说是特斯拉实验的一种改进。即便如斯，这种技术100多年来也鲜有研究。一经发表，便在世界范围内产生了巨大的影响。日本东京大学，美国匹兹堡大学，华盛顿大学，英国哥伦比亚大学，中国香港理工，哈工大，东南，华工，浙大等院校都积极的开展研究。丰田的电动汽车充电系统，海尔的无尾电视，英特尔的“无限共振能量连接”都是基于这种技术的应用，一时占据着无线能量传输的最高位而风光无限好。当然，传输距离，线圈大小，谐振频率的控制等也有诸多待解决的问题。
SPT（SolarPowerTransportation）太阳能能量传输，当然，空间太阳能的传输可以利用MPT的SPS方式，也可以利用太阳能电池板的光电效应来实现能量的传递和转化。前一种方式归并到MPT，不再累述。后一种方式，太阳能受天气影响的不可靠性等原因使研究不多，这里也不深入。
表1WPT技术的四种方式比较
技术/项目
传输距离
传输功率
效率
ICPTMPTERPTSPT近/分米级
可近可远
中/米级
远/千米级
大/千瓦
可大可小
中/瓦
大/兆瓦
高
低
高
中
优点
功大效率高
距离远灵活
没有辐射
清洁新能源
缺点
距离短
效率低
距离短
应用范围
1.4本文的主要内容及行文结构
本文题目为《中短距离小功率无线电力传输系统设计》，主要内容是基于MPT方式的中短距离中小功率的无线电能传输,是针对于家用电器以及无线互联设备，比如平板电脑、手机等设备供电而进行的前期研究。主要包括，微波功率发生器，微波源前端电路设计，发射天线设计，接收天线设计，整流滤波电路设计。
全文分为6章。
第1部分，主要讲无线能量传输的一些基础知识。从整体上形成一个体系和清晰的概念。
第2部分中短距离小功率无线电力传输系统概述，主要是对基于MPT技术的我所设计的“二中”系统有一个清晰的定位和认识。以及在该系统中的关键技术。
第3部分发射系统的设计。包括微波发射源的设计，功率发射源控制电路的设计，发射天线的设计。是全文的重点章节。
第4部分接收系统的设计。包括接收天线的设计，整流滤波电路的设计，以及负载的匹配。
第5部分能量传输效率分析。
第6部分系统的优化升级方案。
最后还有本文的总结和展望。力求文章脉络清晰，研究资料翔实，研究方法可靠，语言通俗易懂
2中短距离小功率无线电力传输系统简述
2.1WPT-MDSP系统定义
中短距离小功率无线电力传输系统（WPT-MDSPS）是无线电力传输在中、短距离，中、小功率电子设备方面的应用。如在家用电器上的应用，在移动设备上的应用。本文所述系统试图针对手机、平板等移动互联设备的电能无线补偿。
2.2MDSP系统发展状况
从特斯拉建造了艾弗里铁塔，或者是发明出了交流发电机开始起，无线电能传输便拉开了序幕。如前所述，无线电能传输系统大都在空间域大功率能量传输的发展。但近几年，随着移动互联网爆炸式发展，移动互联设备如雨后春笋般的涌现。其本身的移动性，和对电池电量不断提升的要求，迫切的催生着无线电能传输在中短距离小功率方面的应用。
2007年马林
·尔贾希克，做的两个共振线圈隔空输能将一个60W的灯泡在2米左右的距离内点亮的实验后，磁耦合共振技术(ERPT)在无线能量传输上的应用如火如荼。尤其是在MDSP系统上的应用，迅速成为WPT技术中的新秀和宠儿。Intel、Apple、及国内的Haier等公司都开始了合作研究并推出了产品。马林
·尔贾希克和他的伙伴也成立了一家Witricity的风投公司，推动者这项技术的商用。2012年12月3日各大网站纷纷报道了“苹果公司最新公布的隔空充电年专利”[5]，一时众说纷纭，推测苹果会将项技术用于新一代的iphone上。其实这也不足为奇，2012年三星推出的GalaxyS和Note系列旗舰手机，诺基亚最新旗舰机Lumia920,谷歌Nexus4等最新一代的机皇大都配备有无线充电功能。而他们用的是Qi标准的电磁感应（ICPT）技术。“2010年无线充电联盟（WirelessPowerConsortium，WPC）于8月31日上午在北京钓鱼台国宾馆发布Qi无线充电国际标准”[6]，标志着该技术的成熟和商用。
更早，在马林
·尔贾希克得意的领着美国天才奖的时候，另外一家Powercast的公司已推出了一款似乎更为便捷的无线能量传输装置[7]，他用射频能量为周围1米左右的小功率用电器提供能量。而这家公司的产品技术和本文有着几乎相同的思路，但我不得不声明这是我知道这家公司之后才知道的。
2.3MPT-MDSP系统的技术构成
本文是基于MPT式的中小功率中短距离无线电力传输。
图2-1微波输能技术原理图
2.3.1MPT系统组成和关键技术
MPT系统涉及微波的多个研究领域，包括微波功率发生器、波束控制、接收天线、整流天线组阵技术、空间功结合”[3]。
MPT系统由三部分组成，第一部分：微波功率发生器，将直流DC变成微波能量RF。第二部分：发射和传播部分，将微波能量传播出去。第三部分：微波接收和整流部分，将接收到的微波能量RF，整流成直流DC。
图2-2MPT系统组成框图
2.3.2MPT-MDSP系统的技术构成
MPT-MDSP是MPT技术在特定方向的应用。本文就这种应用对MDSP系统作如下设计：
1、微波功率源：用433M声表面波晶振和功率放大电路发射出10W左右的433MHZ的微波能量。
2、发射天线：增益为12DB，阻抗为50欧姆的430MHZ八木定向天线。
3、接收天线：增益为20DB，阻抗为50欧姆的430MHZ的立体正方形天线。
4、整流电路：将接收天线的微波能量滤波，全波整流桥整流，稳压管稳压，得到电压3V左右的直流能量。
5、负载匹配：负载为LED红色灯珠，工作电压2.7~3.3V，功率1W。
3系统的发射系统设计
图3-1发射系统框图
3.1微波源前端电路设计
微波源的前端电路是一种将市电转换成低压稳定的直流电的电路。通信设备和多媒体设备的发展，这种技术已经十分成熟。各种品牌的手机充电器都是起到这样的作用。下面是全波整流型超力通CLT760A手机充电器电路，可以用作微波发射源的前端电路。其电路图3-2如下：
图3-2微波发射源的前端电路
它的工作原理是：
先将220V市电经过D1、D2、D3、D4桥式整流，输出200V
左右的直流电，再经变压器（T）初级线圈（L1）加到Q1的集电极，同时，另一路经启动电阻R2为Q1的基极提供一个偏置电压，使Q1导通。
这种充电器稍加改善便可作为MDSP系统微波发射源的前端电路，将输出额定电压设置为12V，输出额定电流为1A.输出功率为10W左右。
3.2微波功率发射源设计
在MPT系统中微波源通常用价格便宜，效率较高的磁控管。[9]而在MDSP系统
中，由于是中小功率，磁控管的功率太大，由安全性和实用性等方面考虑，选择了大功率射频功率放大电路。该微波功率源，采用433MHZ的声表面波（SAW）谐振器，然后经功率放大器，产生功率433MHZ,10W左右的微波能量。其电路图3-3如下：
图3-3SAW谐振器型振荡电路原理图
该电路为共基极电路,其起振条件为:
（1）
上式中,Pce为晶体管TR1的集电极回路接入系数,RP
为输出回路的谐振阻抗,
hfe为晶体管TR1的电流放大倍数,hie为晶体管TR1的输入电阻。”[10]
对于SAW谐振式振荡器,双边带相位噪声/载波比可以近似的表示为：
（2）
然后，选择功放管，设计两级功率放大电路，以及合适的电阻，电感，电容，选频网络。在电路输出端发射出10W左右433MHZ微波能。
3.3发射天线设计
3.3.1天线的主要技术指标
由绪论中几种无线电能传输技术的比较可知，MPT方式其效率是较低的，而其提升效率的关键就在天线技术的提升，所以天线技术在该系统中处于十分重要的地
位。
天线的馈电点阻抗：
天线输入端信号电压与信号电流之比，称为天线的输入阻抗。它具有电阻分量Rin和电抗分量Xin.即:
Zin=Rin+jXin
(3)
天线与馈线的连接，最佳情形是天线输入阻抗是纯电阻且等于馈线的特性阻抗，这时馈线上没有驻波，天线的输入阻抗随频率的变化比较平缓。
天线阻抗计算或者说匹配问题，是一项很复杂的问题，甚至是个课题，有一系列计算方法，在这里就不详细论述了，只用“经典等效传输线法”[11]为例介绍其计算方法：
等效传输线法是将长度为2L，半径为a的圆柱导体的对称振子等效长度为L，特性阻抗为Zc，传播常数为v的有损耗均匀开路线，如图4所示。根据传输线理论，输入阻抗的计算公式如下：
式中传播常数：
相位常数为：
衰减常数为：
（6）
（5）
（4）
（7）
其中：
（8）
（9）
（10代入上述公式，根据传输线理论可近似得出天线的输入阻抗为：
（11天线的方向和增益：
天线从方向上可分为全向天线和定向天线，全向天线就是每个方向都有辐射，辐射呈球形，每一维方向它的能量密度都相同。而定向天线，是只朝着指定的方向辐射，其不同方向的辐射强度不同。它的方向可由方向图5画出。
图3-5天线方向图
天线的增益是指在输入相同功率的条件下，实际的天线与理想中的辐射单元在空间中相同一点处的信号其功率密度之比。它定量地描述一个天线把输入功率集中辐射的程度[12]。天线增益与天线方向图有密不可分的关系，天线方向图主瓣越窄，副瓣越小，天线增益越高。天线增益其实就是用来衡量一个天线朝某个特定方向接收和发射信号的能力。天线的增益可由公式计算：
G=10Lg(P2/P1)
(12)其中P2,是定向天线在该点处的功率密度，P1是全向天线在改点处的密度。
天线的极化方式：
天线的极化是由天线辐射最大的方向的电磁波中磁场方向定义的[12]。分为水平极化，垂直极化，椭圆极化，双极化等。一对收发天线其单极化方式要相同。
3.3.2433M八木定向天线设计
“八木宇田天线”，简称“八木天线”。”[13]具有增益较高、结构轻巧、架设方便、价格便宜等优点。得到了广泛的应用。
它的设计可由八木天线计算软件完成，输入频率为天线频率433MHZ；选用12单元高增益定向天线，单元铜管直径选6.4mm；左边一行数据是单元振子长度，右边一行数据为振子间距。其长度单位点击转换公制后为厘米。
其操作方法和个部分的作用如下图6所示：
图3-6操作方法和部分作用
振子的长度，以及各振子见距通过计算数据如下图7所示：
图3-7振子长度
4系统的接收系统设计
图4-0接收系统设计框图
4.1接收天线设计
系统的接收天线可以设计成“430MHZ立体正方形天线”[14]。立体正方形天线是环形系列的天线，因其频率为433MHZ故其波长短，天线也容易制作。以下是该种天线的制作方法：如图4-1所示：在正方形的环状天线上加上反射器，成为立体的定向阵列天线。
图4-1在环状天线上加上反射器
图4-2是433MHZ带宽天线整体直观图：
图4-2天线直观图
如表二所示：是制作该天线所需原材料，制作的时候稍加注意其精度，以求满足430MHZ左右的频带。
表二：制作该天线所需原材料列表
材料
参数
数量
铜棒
塑料管
3P接线板
主杆U型夹
同轴电缆
胶带
攻牙螺丝
直径1~2mm长1m
VP-13长30m
接线片
TV用
50欧姆系列
3mm*6mm
2根
2根
2120cm
一卷
2个
如图4-3所示：在塑料管上用电钻钻孔，用攻牙螺丝固定元件，孔应该稍小一点。孔钻完后安装接线板和主杆U型夹。
图4-3吊杆加工尺寸
照图4-4示，将铜棒用钳子折弯。
图4-4元件加工尺寸
如图4-5所示，一面稍稍折弯接线板的端子，一面将元件插入，再焊接。焊锡要充分附着，掌握合适的温度，以焊接牢固。这焊接部分成为其它原件的支点，注意不要包焊或者焊接不牢。
图4-5元件的固定方法
这种天线是平衡供电型，故在与不平衡同轴电缆之间安装转换器。
图
4-6陷波转换器的制作法
最后将转换器焊在辐射器的供电部，便安装完成。精心制作，该天线的FB能达到20db。便能用之收机发射端的电磁波，并用馈线传递到整流滤波稳压电路输入端。
滤波整流稳压电路设计
滤波整流稳压电路，先是将天线馈线输入的高频电流，经过声表滤波器，将433MHZ的微波滤出，输入下一级整流电路。如图4-7。
图4-7声表面波滤波电路
这是一种专用于高频电子线路整流滤波的特殊电路，通过用大电容和大电感对整流后所得到的直流电信号进行平波，最后得到波形较平滑的直流电。[15]如图4-8所示
图4-8高频整流滤波电路
4.2负载匹配
测试输出端的电压、电流，配备合适的负载。本文提供一种负载，即红色LED灯珠，其规格如图：4-表三：红色LED灯珠
一些参数
光谱参数
峰值波长
447.3nm质心波长
499.9nm中心波长
437.0nm半波宽
22nm色晶坐标（x,v）
0.322,0.340色晶坐标
(u,v)
0.199,0.317显色指数
71.2光电参数
点亮电流
5.0m3预热时间
500ms测试电流
350mA正向电感
3.47V光通量
90898.6nlm光效率
74.944n/w光功率
280.5080mw
图4-9灯珠实物
5能量传输效率分析
5.1WPT-MDSP系统的能量传输效率研究方法
WPT-MDSP系统的能量传输效率可以有多种不同的研究方法。比如研究系统发射频率和效率的关系，绘制出频率效率特性曲线；研究系统发射和接受间的距离和效率之间的关系，绘制出距离效率曲线；研究系统各部分的效率以及构成系统后的整体效率等多种研究方法。
5.2一种系统效率的分部研究法
如第二章所述MPT-MDSP系统分为三个部分。第一部分：微波功率发生器，将直流DC变成微波能量RF。第二部分：发射和传播部分，将微波能量传播出去。第三部分：微波接收和整流部分，将接收到的微波能量RF，整流成直流DC。各部分及各部分的传递效率如图5-1所示：
A第一部分系统效率为η1B第三部分系统效率为η3图5-1各部分的传输效率
第一部分系统效率为η1，它主要有微波源电路决定的，在MPT系统中通常用磁控管，DC-RF的转化效率能达到75%。本文如前所述，用声表面波功率放大器，实验表明其效率在46%左右。
第二部分系统效率为η2，微波在大气中传递具有很强的穿透性，基本上是无损
耗的，Degenford等人在反射波束导波系统的实验表明，传递效率η2与D、A1、A2、和λ有关。
（5.1）
如果发射天线口径分布为高斯型，τ=2.4，λ=4mm。此时
η2=99.63%。
第三部分系统的效率为η3，它分为两个组成部分，一是接收天线的效率η4，另一是整流效率η5。
图5-2η4有赖于天线的优化设计，若整流天线负载为RL，负载得到的电压为VD，则整流天线效率为：
（5.2）
（5.3）
η5由整流晶体二极管的参数，阻抗匹配，直流负载等因素决定的。
则第三部分系统效率：
（5.4）
η3=η4·η5（5.5）
整个系统的能量即是DC-RF-DC的能量转化传递过程，故系统的能量传递效率为：
η=η1·η2·η3（5.6）
在本文中WPT-MDSP系统整体的传递效率DC-RF-DC-负载，整体上能量传递效率为12%。
6系统的优化升级方案构思
6.1系统体积的缩小
如文章三、四章所述，无论是发射天线还是接收天线都是有些庞大的，而在无线移动设备上，尤其是接收端，系统的大小是至关重要的。
在研究该系统时发现有一种整流天线，体积很小，贴片式的，能够做到微波的接收滤波整流的功能。
如电子科技大学王鲁豫等设计的微波整流器[16]，如下图6-1所示：
图
6-1微波整流器
中国科学院电工研究所
孔力、邓红雷等设计的一种接收整流天线[17]。如图6-2所示：
图
6-2一种整流天线
上海大学杨雪霞等设计的高效圆极化整流天线[18]。如图6-3所示：
图
6-3整流天线
如果上述技术能够应用到WPT-MDSP系统中来，接收端的体积可以大大减小，可以设计出比较理想的接收系统。由于笔者能力的限制，关于整流天线的设计还在学习之中，所以本文所述的系统还只用了传统的天线和整流电路。
6.2系统能量传递效率的提升
MPT系统一个突出的缺点就是整体的能量传输效率不高，本文所述MPT-MDSP也有同样的问题。前文实验数据表明该系统的能量传输效率只有12%，而这个数据与节能减排，低碳经济的能源战略思想是有出入的，这也同样是该系统一个至关重要的问题。
系统能量传输效率的提升可以从系统的发射部分，系统的接收部分以及整个系统的匹配三部分入手。发射部分，一方面提高DC-RF的转化效率，可以从优化射频电路和改变微波发射源的角度改进；另一方面，发射天线的优化，在兼顾安全的基础上尽量提高能量密度，或者改用“天线阵”[19]的技术。接收部分，一方面提高接收天线的增益[21]，另一方面提高整流电路的整流效率。整个系统效率的提升还可以改进天线之间的匹配，天线与负载的阻抗匹配等方面。
6.3系统的智能化改进及安全性
系统的智能化改进，主要是对不同接收设备的智能识别，不同设备不同输出功率的智能控制，接收设备的位置定位，发射天线的跟踪等几方面的改进。
同时，微波对自然界的污染以及对人类自己的伤害越来越引起了人们的关注，国际电子电器工程师协会（IEEE）、国家辐射防护测量委员会，已经推荐出了一些非官
方的指导方针，用来限制射频对人体能量的限制。
科研工作者投入了大量的精力，用来研究电磁照射剂量的安全范围。美国联邦通信委员会（FCC）规章中包含了职业的以及普通人群的照射环境。如下表4，表5所示。
表4职业的辐射剂量范围（MPE限值）
频率范围（MHZ）
电场强度(V/m)磁场强度(A/m)功率密度(mW/cm2)0.3~3.03.0~3030~300300~15001500~100006141842/f61.4------1.634.89/f0.163------100900/f21.0f/300566666平均时间(min)
表5普通人群的辐射剂量范围（MPE限值）
频率范围（MHZ）
电场强度(V/m)磁场强度(A/m)功率密度(mW/cm2)0.3~1.341.34~3030~300300~15001500~1000061482427.5------1.632.190.073------100180/f20.2f/15001.03030303030平均时间(min)
我国对于电磁辐射也有自己的标准，在这里就不一一累述。只要产品在这样的标准内，相信不会对人体带来很大的伤害。正如我们所熟知的，每个人都每种生物都生活在微弱的电磁场环境之中，它们主要来源于太阳及雷暴活动，而这种微弱磁场我们已经适应。
总结与展望
本文对无线电能传输（WPT）做出了简要但系统的介绍，并对其中的微波输能技术(MPT)做出了深入的探讨，在此基础上建立起了MPT-MDSP系统的模型。这种系统是由发射和接收两部分组成，发射部分将DC转变成RF并通过特制天线辐射出去，接收部分再接收RF能量，将RF转变成DC，供应用电设备。
当然本文所建立起的这个系统模型是不完美的，甚至是不完善的。在体积和效率上都显得笨拙和粗糙，但结果是可行的，是可以再深入研究进行改进的。在无线能量传输愈发火热的今天，对这种技术系统的分析和创新性的探讨是很有意义的。一方面这种技术还不成熟，各国的研究也刚刚起步，以后的发展有很大的空间；另一方面贴近生活，研究成果可以广泛的应用于生产生活之中。青岛海尔集团超前技术研究中心估计未来5到10年，无线电力传输这一新兴产业将达到上千亿元的产业规模。不仅如此，正如无线通信的发展一样，相信无线电力的发展将会极大的改变当今我们的生活方式。期盼着一个没有电缆羁绊的无线电力时代的到来！
致
谢
本文的完成，导师张军老师给予了诸多关键恳切的指导意见，在此致以真心的敬意。张老师是一位平易近人，真挚热忱一位人。他对同学们关心关爱，对待教学孜孜以求，不辞劳苦。多年来受益匪浅，感谢老师悉心教诲。
感谢父母多年来对我学习的支持和关心；感谢老师给与的真诚帮助和悉心教诲；感谢四年来相互帮助，共同进步，一起度过美好青春时光的同学们；感谢小正太在彼此失落彷徨的时候相互提携；感谢向强在奋斗的时候相互鼓励；感谢我们三人团相濡以沫，感谢我们四人帮一起犯二；感谢王某贴心的爱。
谨以此文致给我即将逝去的青春。
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2012:83-89
篇三：无线电力传输设备
无线电能传输装置
摘要
无线电能传输是目前被广泛研究的一项具有重大意义的课题，本次设计利用LC磁耦合谐振电路进行无线电能传输，因磁耦合谐振技术作为中距离高效无线能量传输技术，与传统无线能量传输技术相比具有传输效率高，条件要求低等明显优势。本设计在互感原理和耦合理论的基础上，进行了大量的实验，研究了如何提高谐振无线传输的效率。通过实验，验证了距离，线径，线圈绕法等对传输效率的影响。本次设计的发射端，利用了TI公司提供的mps430产生PWM信号
经过非门转换成两路互补的pwm信号经过光耦驱动全桥，将直流电压逆变为交流，进行LC谐振，将电能转化为磁能辐射出去；接收端利用LC谐振接收发射端发出的磁能，在利用整流技术将接收到的交流电转化为直流电，供负载使用，并具有较高的传输效率。
关键词：无线电能传输；LC磁耦合谐振；传输效率高；驱动全桥；整流技术。
1任务
设计并制作一个磁耦合谐振式无线电能传输装置，其结构框图如图1所示。
I1U1驱动电路发射线圈x接收线圈电能变换I2U2图1电能无线传输装置结构框图
要求
（1）保持发射线圈与接收线圈间距离x=10cm、输入直流电压U1=15V时，接收端输出直流电流I2=0.5A，输出直流电压U2≥8V，尽可能提高该无线电能传输装置的效率η。（45分）
（2）输入直流电压U1=15V，输入直流电流不大于1A，接收端负载为2只串联LED灯（白色、1W）。在保持LED灯不灭的条件下，尽可能延长发射线圈与接收线圈间距离x。（45分）
（3）其他自主发挥（10分）
2系统总体方案设计
2.1方案一
采取磁耦合感应式电能传输
磁耦合感应式电能传输无线电能传输机理类似于可分离变压器，气隙部分代替了铁芯，导致了磁力线没有定向的通道和负载侧的线圈相铰链。因此只有在较短的距离下，才能实现较高频率和较大功率的传输。当距离增加后，传输效率急剧下降。该无线电能传输方式一般只有在小于传输线圈直径的传输距离下，才能达到较高的效率和较大的功
率。
2.2方案二
采用磁耦合谐振式无线电能传输
利用谐振原理，使得其在中等距离(传输距离一般为传输线圈直径的几倍）传输时，仍能得到较高的效率和较大的功率，并且电能传输不受空间非磁性障碍物的影响【6]。相比于感应式，该方法传输距离较远；相比于辐射式，其对电磁环境的影响较小，且功率较大。正是由于这些优点，磁耦合谐振式无线电能传输得到越来越多的研究。
综上所述我们选择方案二。利用LC磁耦合谐振原理进行无线电能的传输，其设计原理如下图所示。
发射部分
74HC04Mps430单片机
发
射
线圈
接收部分
接
收整流装置
线圈
TLP25全桥逆变电路
负载
3方案论证
3.1基本结构
从能量传输的观点出发，电能的传输至少需要两个线圈。利用两个谐振线圈进行无线电能传输结构，为MCR—WPR的第一种基本拓扑结构，称为两线圈结构。另外在两个谐振线圈的基础上增加两个感应线圈，使电源线圈与发射线圈隔离，负载与接收线圈相隔离，为MCR—WPR的第二种基本拓扑结构这种结构被称作四线圈结构。这两种拓扑结构的抽象模型如图1所示。
图1为了有效的传输电能，发射线圈与接收线圈的自谐振频率设置为同一频率，即为系统的谐振频率。根据题目要求我们决定采用两线圈结构。
3.2工作原理
从能量流动的观点出发，分析两线圈结构MCR—WPR的电能传输机理。电源给发电线圈供电，频率为系统谐振频率。此时发射线圈发生谐振。即使在不高的供电电压下，因为发生谐振，也能产生较大的电流，从而建立起较强的电磁场。发射线圈中电容的电场能因为谐振与电感线圈中的磁场能不断地进行交换。而发射端电感线圈中磁场有一部分铰链到接收端的电感线圈，交变的磁场在接收线圈
中感应出电流，因此能量传送到接收端。在接收端，电容中的电场能和电感线圈中的磁场能不断地进行能量交换，最终把能量传递给负载。
3.3参数计算
想要实现谐振，两个LC网络必须要有相同的参数，以保证网络可以发生谐振，并且要能找到合适的谐振频率，只有在两网络发生谐振时，能量才能以最大的效率传递。因此对于电路参数的计算十分的重要。
本次实验中，以电感量为定值，首先选取电感的参数，然后再根据谐振频率来计算电容的大小
谐振频率：f=1/2∏√LC·····························（式1）
电容值：C=1/(2∏f)^2*L·························（式2）
3.4线圈方案论证
根据资料显示，不同的线圈对于磁耦合无线传输的效率有着很重要的影响，因此在此次设计中，对于线圈的绕发对效率的影响做了较多的研究与实验，的处理一下一系列结论。
3.4.1谐振频率
在一切条件与参数均固定不变时，仅改变电源的频率，得到实验结果如图（2）所示。接受功率的极值出现在f,f/2,f/3......处，其中f为装置的固有频率，即发射接收端的固有频率。
图（2）
图（3）
3.4.2线圈距离
在保持其他条件不变的情况下改变发射线圈与接收线圈间的距离，发现并非离得越近传输效果越好。得到了如图（3）所示的曲线，可见当发射线圈和接收线圈保持一定距离是传输效果最理想。
3.4.3线径
在其他条件不变的情况下，改变绕制线圈所用的导线线径，发现其对接受效率有着明显的影响，通过实验得出，发射端线径大好，接收端线径小好。
3.4.4线圈形状
在其他条件不变的情况下，对饼状，环状等多种形势的线圈进行了测试，最终发现饼状比较好。
4电路设计说明
4.1发射部分
4.1.1PWM输出
本次设计采用TI的mps430作为控制中心，利用其产生逆变所需要的PWM信号，并显示输出的PWM频率，利用外部按键实现步进，方便设备的调试。
4.1.2逆变及驱动
为了驱动LC串联网络发生谐振，必须要产生交流信号，此次设计利用电力电子中的逆变技术，将15V的直流电压，变为?15V的方波交流电压，然后去驱动LC网络，实现谐振。逆变及驱动电路图如图
驱动部分
逆变部分
4.2接收部分
整流电路
利用LC谐振网络接收到的是高频的交流电，而我们所要使用的负载却为直流负载，如LED灯，因此利用整流电路将接收到的交流变为直流，是无线电能传输中的一个重要环节，利用电力电子知识，我们设计如图（4）所示的整流电路。
图（4）整流电路
测试结果及分析
5.1测试结果
效率测量
序号
输入电压
输入电流
输出电压
输出电流
效率
Ui(V)Ii（A）
Uo(V)Io(A)
（%）
PWM频率
（KHz）
1150.7550.480.0050.035002150.7650.600.0080.045003150.7650.80.100.705004150.7701.00.121.045005150.7751.20.111.145006150.7951.30.101.0950LED显示效果
在负载为LED灯，输入电压15V,PWM频率为500KHZ时，线圈距离从10cm开始增加到70cm的过程中可看到LED灯持续发光。
5.2数据分析
经过多次测量显示，带动LED灯发光的效果非常好，且距离可以达到很远。但在用划变为负载时效果不太好，带载能力比较差。可能原因是接收能量后的整流桥里的二极管选型不好，开关频率太低。
设计总结
通过从8月12号到15号的日夜奋战，我们完成了一个磁耦合谐振式无线电能传输装置系统，系统部分达到试题要求，系统各个模块的制作和选择都是经过详细的计算，尽管在制作中精益求精，但系统仍存在许多需要改善的地方。例如谐振频率点的调节，造成系统误差；软件设计不够完善，算法欠佳，精度不够等。操作简单是此系统一大优点。
参考文献
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党宏社.电路、电子技术实验与电子实训[M].电子工业出版社.2008.
目录
1任务..............................................................................................................................................12系统总体方案设计
........................................................................................................................12.1方案一
采取磁耦合感应式电能传输
...............................................................................12.2方案二
采用磁耦合谐振式无线电能传输
......................................................................13方案论证.......................................................................................................................................23.1基本结构
....................................................................................................................................23.2工作原理
............................................................................................................................33.3参数计算
............................................................................................................................43.4线圈方案论证
.....................................................................................................................44电路设计说明
...............................................................................................................................54.1发射部分
............................................................................................................................54.1.1PWM输出...............................................................................................................54.1.2逆变及驱动
.............................................................................................................54.2接收部分
............................................................................................................................65测试结果及分析
.........................................................................................................................75.1测试结果
............................................................................................................................75.2数据分析
..........................................................................................................................7参考文献
.....................................................................................................................................2014年TI杯竞赛陕西赛区
设计报告封面
学校编号
参赛队编号
（参赛学校填写）
组（队）编号
5F选题编号
27说
明
1.
本页作为竞赛设计报告的封面和设计报告一同装订；
2.“参赛队编号”由参赛学校编写，其中“学校编号”应按照巡视员提供的组
委会统一编排的编号填写，“组（队）编号”由参赛学校根据本校参赛队数按顺序编排，“选题编号”由参赛队员根据所选试题编号填写，例如：“0105B”或“3367F”。
5.
本页允许各参赛学校复印。
篇四：无线电力传输设备
用于无线电力传输的电子装置及其操作方法与流程
无线电力传输是一种新型的电力传输方式，它的优点在于：无需在设备之间布置电线，可以有效减少线杆使用量，同时给人们带来了极大的便利性。本文将介绍一种基于无线电力传输的电子装置及其操作方法与流程。
一、电子装置的组成
1.电能发生器：通过控制磁场，将机械能转换为电能，同时将电能通过电子装置进行传输。
2.电子传输系统：将电能从电能发生器传输到收集器，主要包括和发生器匹配的高频变压器和整流滤波电路。
3.收集器：将传输过来的电能进行收集和储存，同时保证电量的稳定，主要包括转换器和锂离子电池等。
二、操作方法
1.准备电子装置。首先需要配备一套完整的电子装置，包括电能发生器、电子传输系统和收集器。然后按照说明书对装置进行组装。
2.选择适当的发电点。电子装置需要有足够的能量来驱动收集器稳定地储存能量。因此，在选择发电点时，需要考虑到哪些地方的机械能可以转换成稳定的电能。例如，在人行道上的跑步机或公共交通工具的某些部件，或是篮球场或其他运动场地上的运动器材。
3.确定适合的距离。电子装置的传输距离很重要，它决定了从发电点到收集器的能量损失量。一般而言，最好让传输距离尽量短，这样可以减少电能流失。
4.获取电子设备的传输信息。电能传输设备通常需要一个传输信息，这个信息可以是某种信号，可以是一个特殊的系统。
5.激活收集器。在电能传输设备传输电能时，需要把收集器连接到设备上，激活收集器以开始接收传输的电能。
三、操作流程
1.打开电子装置
首先，需要按照电子装置的说明书将电子装置组装好，然后将电源开关打开。如果一切正常，LED灯会亮起，表明电子装置可以正常工作。
2.选择发电点
寻找适合的地方，选择可以转换成电能的机械能源，例如人行道上的跑步机或者其他器材。
3.确定传输距离
在布置电子装置的同时，需要考虑电能传输的距离，保持距离较近可以减少能量损失。
4.获取传输信息
在进行无线电力传输之前，需要将设备的传输信息设置好，确保电能传输的稳定性。
5.激活收集器
将收集器与电子传输设备相连，开启收集器，开始接收传输的电能。
本文介绍了一种基于无线电力传输的电子装置及其操作方法及流程。通过这种方法，可以实现无线传输电力，为人们的生活提供了更大的便利。
篇五：无线电力传输设备
无线充电（电力传输）设备无线电管理暂行规定（征求意见稿）第一条为规范无线充电（电力传输）（以下简称无线充电）设备的使用，避免对各类依法开展的无线电业务产生有害干扰，维护空中电波秩序，促进无线充电产业健康发展，根据《中华人民共和国无线电管理条例》，参考国际电信联盟《无线电规则》及相关建议书，结合我国无线电频率规划和使用情况，特制定本规定。第二条本文所称无线充电是指利用磁感应、磁共振以及电容耦合等机理实现电源到负荷的近场电力传输技术，无线充电设备是辐射无线电波的非无线电设备，国家有关微功率短距离无线电发射设备的规定不适用于无线充电设备。本规定适用于移动、便携式以及电动汽车（含摩托车）的无线充电设备。第三条生产、进口在国内销售、使用的无线充电设备，无需办理无线电频率使用许可、无线电台执照以及无线电发射设备型号核准，但应当符合产品质量、电磁辐射和电气安全等法律法规、国家标准，以及国家无线电管理有关规定。第四条移动和便携式无线充电设备应当工作在1001-148.5kHz、6765-6795kHz、13553-13567kHz频段，且额定传输功率不超过50W，辐射参数应当满足《无线充电（电力传输）设备技术要求》（见附件1）。第五条额定传输功率大于22kW但不超过120kW的电动汽车（含摩托车）无线充电设备应当工作在19-21kHz频段，额定传输功率不超过22kW的电动汽车（含摩托车）无线充电设备应当工作在79-90kHz频段，辐射参数应当满足《无线充电（电力传输）设备技术要求》（见附件1）。第六条在上述频段同时具备信息传输功能的无线充电设备，用于信息传输的无线电发射设备（或模块）应当遵守国家无线电管理有关规定。第七条使用无线充电设备，不得对合法使用的固定、水上移动、无线电导航、陆地移动、标准频率时间信号、无线电定位业务或无线电台（站）产生有害干扰，也不得提出免受无线电干扰的保护要求。第八条为保护射电天文业务，在射电天文台址的保护距离内（见附件2），禁止使用无线充电设备。为保护船舶、航空器专用无线电频率的使用安全，禁止在船舶上、航空器内使用无线充电设备。第九条无线充电设备应当在其产品使用说明（含电子显示的说明书）中注明以下内容：（一）产品名称、型号及专用标识；2（二）设备采用的无线充电机理、额定传输功率、工作频率范围、接收端的性能准则、接收端可接受的性能降级水平等参数；（三）设备符合国家《无线充电（电力传输）设备无线电管理暂行规定》等有关规定；（四）不得擅自改变使用场景或使用条件、扩大工作频率范围、加大传输功率（包括额外加装功率放大器）；（五）不得对其他合法的无线电业务及台（站）产生有害干扰，也不得提出免受无线电干扰和辐射无线电波干扰的保护要求；（六）如对其他合法的无线电业务及无线电台（站）产生有害干扰时，应立即停止使用，并采取措施消除干扰后方可继续使用；（七）无线充电设备禁用区域；（八）设备正常工作时的极限环境条件（其中包括但不限于环境温度范围、海拔高度等）。第十条生产和进口无线充电设备的企业以及相关行业协会，应当加强行业自律，推进行业诚信体系建设，鼓励通过自愿性认证等方式保障无线充电设备符合国家有关规定，鼓励生产和进口无线充电设备的企业于出厂前或者入境前添加或者显示无线充电设备专用标识，专用标识及其管理办法由国家无线电管理机构另行发布。3第十一条无线电管理机构应当加强对无线充电设备的生产、进口、销售以及使用的监督检查，发现不符合无线电管理有关规定的责令改正，并会同海关、市场监督管理等部门予以查处。第十二条违反本规定，使用无线充电设备干扰无线电业务正常进行的，由无线电管理机构依据《中华人民共和国无线电管理条例》第七十三条予以查处。第十三条自2022年1月1日起，生产、进口在国内销售、使用的无线充电设备应按本规定执行。在本规定发布之前，已投入使用且技术指标符合工业和信息化部第52号公告中有关通用微功率设备技术要求的无线充电设备，原则上可用到报废为止。第十四条本规定自2021年月日起施行。附件:1.无线充电（电力传输）设备技术要求2.我国射电天文台址及保护距离要求4附件1无线充电（电力传输）设备技术要求一、移动、便携式无线充电设备1.使用频率：100-148.5kHz、6765-6795kHz、13553-13567kHz；2.额定传输功率要求：小于50W；二、电动汽车（含摩托车）无线充电设备1.使用频率：19-21kHz、79-90kHz；2.额定传输功率要求：工作在19-21kHz频段的设备，额定传输功率大于22kW，但应小于120kW；工作在79-90kHz频段的设备，额定传输功率应小于22kW。三、磁场强度发射限值（10米处，准峰值）限值测量带宽72dBμA/m79kHz为67.8dBμA/m79–90kHz（每十倍频程下降10dB）100–119kHz42dBμA/m119kHz为66dBμA/m（每倍频程200Hz119–135kHz下降3dB，其中129.1kHz±500Hz频段内限值为42dBμA/m)135–140kHz42dBμA/m140–148.5kHz37.7dBμA/m6765–6795kHz42dBμA/m9kHz13553–13567kHz42dBμA/m5频率范围19–21kHz
四、杂散辐射发射限值1.无线充电设备工作在最大额定传输功率状态频率范围9–150kHz150kHz–10MHz10–30MHz48.5–72.5MHz76–108MHz167–223MHz470–566MHz606–798MHz30–1000MHz内的其他频段频率范围9–150kHz150kHz–10MHz10–30MHz48.5–72.5MHz76–108MHz167–223MHz470–566MHz606–798MHz30–1000MHz内测试带宽200Hz（6dB）9kHz（6dB）9kHz（6dB）100kHz（3dB）100kHz（3dB）限值9kHz为27dBμA/m(10米处)（每十倍频程下降10dB）-3.5dBμA/m(10米处)-54dBm检波方式准峰值准峰值准峰值有效值-36dBm有效值2.无线充电设备待机或空闲状态测试带宽200Hz9kHz9kHz限值9kHz为5.5dBμA/m(10米处)（每十倍频程下降10dB）-25dBμA/m(10米处)-57dBm-57dBm6检波方式准峰值准峰值准峰值100kHz100kHz有效值有效值
的其他频段五、接收阻塞限值（10米处，准峰值）接收阻塞是衡量无线充电设备接收端在不超过说明书注明的可接受的性能降级水平下，接收所需辐射能量信号的能力的度量方式。频段无线充电设备工作的中心频点（fc）中心频点fc±F中心频点fc±10*F限值72dBμA/m72dBμA/m82dBμA/m注1：F为无线充电设备工作的频率范围。注2：占用带宽是指在此频段的频率下限之下和频率上限之上所发射的平均传输功率分别等于某一给定发射的总平均传输功率的规定百分数β/2。除非ITU-R建议书对某些适当的发射类别另有规定，β/2值应取0.5%。附件2我国射电天文台台址及保护距离要求一、贵州省黔南州、新疆和静县、内蒙古正镶白旗、青海德令哈市、新疆巴里坤红柳峡等地射电天文台站的保护距离为5公里；二、上海佘山射电天文台站的保护距离为1公里；三、新疆奇台县射电天文台站的保护距离为东西约2.5公里，南北约4公里的矩形区域；四、新疆乌鲁木齐南山地区射电天文台站的保护距离为3公里。8
篇六：无线电力传输设备
专利内容由知识产权出版社提供专利名称：无线电力传输装置、无线电力送电装置以及受电装置专利类型：发明专利发明人：菅野浩申请号：CN201380003912.8申请日：20130703公开号：CN104471832A公开日：20150325摘要：本实施方式具备以非接触状态相对置地配置的送电天线以及所述受电天线、和电磁屏蔽结构体。电磁屏蔽结构体具有当送电天线与受电天线相对置时将送电天线以及受电天线收纳于内部空间的第1屏蔽以及第2屏蔽，第1屏蔽构成为形成收纳送电天线的第1空间，第2屏蔽构成为形成收纳所述受电天线的第2空间。第1屏蔽以及第2屏蔽中的至少一方具有与送电天线以及受电天线中的至少一方平行并且从屏蔽侧壁向外侧扩展的突出部。从送电天线向受电天线通过高频磁场以非接触的方式来传输电力。申请人：松下电器产业株式会社地址：日本大阪府国籍：JP代理机构：中科专利商标代理有限责任公司代理人：薛凯更多信息请下载全文后查看
篇七：无线电力传输设备
无线电力传输技术的根本原理与应用前景
摘
要：
无线电力传输是一种传输电力的新技术，它将电力通过电磁耦合、射频微波、激光等载体进行传输。这种技术解除了对于导线的依赖，从而得到更加方便和广阔的应用。本文就无线电力传输的开展
历史和根本原理做了一些介绍，并对其未来可能的应用做了一些探讨。
关键词：
无线电力传输技术
电磁感应
射频
原理与应用前景
1.引言
自17世纪人类发现
如何发电后就用金属电线来四处传输电力。时至今日，供电网、高压线已遍布全球的角角落落。在工作和
生活中，越来越多的电器给我们带来极大便捷的同时，不知不觉各种“理不清”的电源线、数据线带来的困扰也与日俱增。不过，这些年的科技开展说明，在无线数据传输技术日益普及之时，科学家对无线电力传输（WirelessPowerTransmission，WPT）的研究也有了很大突破，从某种意义上来讲，无线电力传输也不再是梦想——在未来的生活中摆脱那些纷乱的电源线已成为可能。
2.无线电力传输的开展历史
19世纪末被誉为“迎来电力时代的天才”的名尼古拉·特斯拉（NikolaTesla，1856—1943）在电气与无线电技术方面作出了突出奉献。他1881年发现了旋转磁场原理，并用于制造感应电动机；1888年创造多相交流传输及配电系统；1889—1890年制成赫兹振荡器；1891年创造高频变压器（特斯拉线圈），现仍广泛用于无线电、电视机及其他电子设备。他曾致力于研究无线传输信号及能量的可能性，并在1899年演示了不用导线采用高频电流的电动机，但由于效率低和对平安方面的担忧，无线电力传输的技术无突破性进展
［１］。1901—1905年在纽约附近的长岛建造Wardenclyffe塔，是一座复杂的电磁振荡器，设想它将能够把电力输送到世界上任何一个角落，特斯拉利用此塔实现地球与电离层共振。
xx年5月，法国国家科学研究中心的皮格努莱特，利用微波无线传输电能点亮40m外一个200W的灯泡。其后，xx年在岛上建造的10kW试验型微波输电装置，已开始以2.45GHz频率向接近1km的格朗巴桑村进行点对点无线供电。
xx年，城市
大学电子工程学系教授许树源
成功研制出“无线电池充电平台”，但其使用时仍然要将产品与充电器接触。
xx年10月，日本展出了无线电力传输系统。此系统输出端电力为7V、400mA，收发线圈间距为4mm时，输电效率最大为50%，用于手机快速充电。
xx年6月，美国麻省理工学院的物理学助理教授马林·索尔贾希克研究团队实现了在短距离内的无线电力传输。他们给一个直径60厘米的线圈通电，6英尺（约1.83米）之外连接在另一个线圈上的60瓦的灯泡被点亮了。这种马林称之为“WiTricity”技术的原理是“磁耦合共振”。
xx年9月，北美电力研讨会的论文显示，他们已经在美国内华达州的雷电实验室成功地将800W电力用无线的方式传输到5m远的距离。
xx年10月，日本奈良市针对充电式混合动力巴士进行了无线充电实验。供电线圈埋入充电台的混凝土中，汽车驶上充电台，将车载线圈对准供电线圈就能开始充电。
3.无线电力传输的根本原理
3.1电磁感应——短程传输
电磁感应现象是电磁学中最重大的发现之一，它显示了电、磁现象之间的相互联系与转化。电磁感应是电磁学中的根本原理，变压器就是利用电磁感应的根本原理进行工作的。利用电磁感应进行短程电力传输的根本原理如图1所示，发射线圈L1和接收线圈L2之间利用磁耦合来传递能量。假设线圈L1中通已交变电流，该电流将在周围介质中形成一个交变磁场，线圈L2中产生的感应电势可供电给移动设备或者给电池充电。
3.2电磁耦合共振——中程传输
中程无线电力传输方式是以电磁波“射频”或者非辐射性谐振“磁耦合”等形式将电能进行传输。它基于电磁共振耦合原理，利用非辐射磁场实现电力高效传输。在电子学的理论中，当交变电流通过导体，导体的周围会形成交变的电磁场，称为电磁波。在电磁波的频率低于100khz时，电磁波就会被地表吸收，不能形成有效的传输，当电磁波频率高于100khz时，电磁波便可以在空气中传播，并且经大气层外缘的电离层反射，形成较远距离传输能力，人们把具有较远距离传输能力的高频电磁波称为射频（即：RF）。将电信息源（模拟或者数字）用高频电流进行调制（调幅或者调频），形成射频信号后，经过天线发射到空中；较远的距离将射频信号接收后需要进行反调制，再复原成电信息源，这一过程称为无线传输。中程传输是利用电磁波损失小的天线技术，并借助二极管、非接触IC卡、无线电子标签，等等，实现效率较高的无线电力传输。
具体来说，整个装置包含两个线圈，每一个线圈都是一个自振系统。其中一个是发射装置，与能量相连，它并不向外发射电磁波，而是利用振荡器产生高频振荡电流，通过发射线圈向外发射电磁波，在周围形成一个非辐射磁场，即将电能转化为磁场。当接收装置的固有频率与收到的电磁波频率相同时，接收电路中产生的振荡电流最强，完成磁场到电能的转换，从而实现电能的高效传输。图2是一个典型的利用电磁共振来实现无线电力传输的系统方案。电磁波的频率越高其向空间辐射的能量就越大，传输效率就越高。
3.3微波/激光——远程传输
理论上讲，无线电波的波长越短，其定向性越好，弥散就越小。所以，可以利用微波或激光形式来实现电能的远程传输，这对于新能源的开发利用、解决未来能源短缺问题也有着重要意义。1968年，美国工程师彼得格拉提出了空间太阳能发电（SpaceSolarPower，SSP）的概念。其设想是在地球外层空间建立太能能发电基地，通过微波将电能送回地球。
4.无线电力技术的应用前景
无线电力传输作为一种先进的技术一般应用于特殊的场合，具有广泛的应用前景。
4.1给一些难以架设线路或危险的地区供给电能
高山、森林、沙漠、海岛等地的台站经常遇到架设电力线路困难的问题，而工作在这些地方的边防哨所、无线电导航台、卫星监控站、天文观测点等需要生活和工作用电，无线输电可补充电力缺乏。此外，无线输电技术还可以给游牧等分散区村落无变压器供电和给用于开采放射性矿物、伐木的机器人供电。