无线电能传输范文

无线电能传输篇1

[关键词]无线电能传输技术；综述；应用前景

前言

无线电能传输技术有名无接触电能传输技术，是指一种借助于电磁场或电磁波进行能量传递的技术，目前我国对此技术还在继续研究阶段。现在的无线电能传输是由电磁感应式、电磁共振式和微波电能传输方式三种方式来实现的。由于越来越多的电子产品的出现，为人们的生活带来了极大的方便，但是传统的通过导线或者插座充电的电力传输方式已经逐渐不能适应更新换代极快的电子产品了。人们希望能有更加新型的电能传输技术来取代的传统电力传输方式，从而来消除纷乱电源线给人们带来的巨大困扰。因此，无线电力传输技术便很自然的顺应了人们的需求，随之便走进了人们的日常生活以及各个所需要的领域。

1.无线电能传输技术在我国的发展

2.目前无线电能传输技术的实现方式

作者在前文中提到过，按照原理来分，目前在已经出现的无线电能传输技术中，主要有电磁感应式、电磁共振式以及微波电能传输方式三种技术方式。其中电磁感应式是利用变化中的电流来通过初级线圈而产生磁场，由变化的磁场再次通过次级线圈感应出电场，从而来达到电能的传输。这种方式是无线电能传输中目前出现最早、发展最快、应用最多的技术。而电磁共振式技术，它将天线固有的频率与发射场电磁频率相一致时引起的电磁共振接收后，通过电磁耦合的共振效应来达到电能传输，2007年的MIT就是通过这种技术方式来实现的。这种共振技术方式适合在短距离内使用需要大功率电源的机器，如汽车、电冰箱等。所谓的微波电能传输技术，是将电能转化为微波，让电力以微波的方式发射，然后微波经自由空间传送到目标位置，通过微波辐射的方式到达接收端，转化成直流电能的技术。一般的微波电能传输方式距离比较短，通常为10m左右，而且这种技术方式功率小，传输效率低，应用的范围也较小。正常情况下，研究人员都会用前两种技术方式来进行具体的实验和操作，但微波电能传输技术也可以在近距离内被较小拱了的电器使用，如麦克风、电吹风等。以上三种无线电能传输的技术方式是研究中必不可少的，在整个研究领域内具有非常重要的地位。因此科研工作者对这三种技术方式的研究从来没有放松过，要想将无线电力传输技术应用于其他领域，必须对这三种技术方式最够熟悉的掌握其主要内容，为后面的研究打好基础。

3.目前无线电力传输技术所面临的问题

无线电能传输技术在我国虽然不是一个新的概念，但是它的新技术和新应用的引入已经使它成为一门新的值得研究的学科。虽然目前我国无线电能传输技术在不断的进步，但是在研究过程中仍然会有很多的问题存在。比如在无线电力传输的效率和距离的计算，高频功率电源和整流技术等问题仍没有得到比较好的解决。而被研究出来的高频电源方案在运用于实际生活中都普遍存在着效率低下、设计复杂等问题的缺陷，并且无线电力传输技术在系统控制方面也存在着较明显的问题。在研究如何能更好的利用无线电力传输技术时，还要考虑电磁辐射对人身是否安全和是否会对周围环境造成不利的影响。由于无线电力的传输不像传统的供电方式那样可以在传输路径上得到很好的控制，它是通过微波的发射来来传输电力的，所以如果有高能量的能量密度出现，则会对人们的身体安全带来影响。还有就是系统整体性能有待提高整体传输效率低。其主要原因还是由于能量的控制难以掌握，科研工作者还是无法达到能量的对点传送，在整个传输的过程中仍然会通过散射的方式来损耗掉一部分能量，这样的低效率甚至是影响整个系统效率的关键因素。但是随着电子传输技术的不断进步，传输的效率也会逐渐提高，所以控制好微波的传输密度也是研究人员目前面临的一个比较严重的问题。

4.我国无线电力传输技术的应用前景

结语

无线电能传输篇2

关键词：电磁谐振耦合；无线输电传输；耦合理论

近年来，电子产品的不断发展，一方面带给人们以便利，不过越来越多的电源连接线开始困扰人们的生活。针对那些对距离具有特殊要求的问题，可以通过电磁谐振耦合无线电能传输技术来予以解决。电磁谐振耦合技术最早是美国的学者所提出的，其也是无线输电技术的新研究方向，更是引起了世界各国研究人员的热衷，并通过几年的发展也得到了技术上的突破，在电动汽车、医疗设备以及消费电子等均有所应用。不过该技术目前也还是起步阶段，仍有众多的问题有待科技人员的解决。为此，文章结合该技术的应用实践，首先分析了电磁谐振耦合基本原理及特征，研究了该技术的建模及传输特点，在此基础上探讨了磁耦合谐振WPT技术发展方向，以期促进为相关应用工作提供一定的建议。

1电磁谐振耦合基本原理及特征

目前，电磁谐振耦合无线电能传输技术是作为应用时间较短的无线电能传输技术，主要借助于近电磁场中近区场和谐振线圈的强耦合实现了电能的中程距离的高效传输。电磁谐振耦合无线电能传输技术是现今最流行的WPT技术之一，其最主要的特点就是中等传输距离以及高校非辐射能量传输。现阶段的WPT技术最主要的实现方式就是电磁感应耦合、磁耦合谐振、电磁波辐射这3种方式。磁耦合谐振体系最典型的构造原理就是高频电源以及闭环控制，发射、接收天线以及负载驱动电路和闭环控制所构成。发射天线是单匝接收线圈及谐振线圈所构成高频电源并向发射天线输出对应的高频率正弦交变电流，单匝发射线圈是在相关的高频正弦交变电流作用之下，在其临近的空间所产生的交变磁场，谐振线圈感应到相关的交变磁场而出现谐振。两个谐振线圈之间的构造参数是相同的，并在磁耦合谐振的相关作用之下一个谐振线圈也会出现谐振，并经过其感应耦合的作用把电能传输至接收线圈上，接受线圈在接收到相关的电能时通过负载驱动电路展开整流滤波处理，再给其直接负载供电，进而有效的呈现电能无线传输。在发射接收天线之间的距离或者是体系的负载出现变化时，相对应的闭环控制部分的调节体系工作频率能够有效的促使其安全稳定的工作，促使无线输电体系处在最大传输功率以及传输效率。

2建模及传输特点研究

2.1耦合模理论法

所谓耦合模理论法就是运用耦合模型法，合模方程直接性对相关发射天线之间能量耦合展开一定程度的分析。依据谐振线圈场幅值α定义，求解对应的耦合模方程能够得到发射天线及对应接收天线的能量转化传递函数，进而有效的分析WPT体系传输特征。2.3发射接收天线结构

磁耦合谐振WPT体系最重要的构成就是发射接收天线，谐振线圈可以根据其结构分为平面螺旋型以及圆柱螺旋型、圆环同轴型线圈，发射接收天线可以依据单匝线圈以及谐振线圈形状分为对称发射接收天线以及非对称发射接收天线。平面螺旋型线圈最主要的就是外向边沿螺旋线圈以及平面螺旋线圈和平面薄膜螺旋线圈、平面薄膜矩形线圈。圆柱形薄膜线圈以及短偶极子螺旋线圈。外向边沿螺旋线圈和平面螺旋线圈以及圆柱形螺旋线圈相比较而言，平面螺旋线圈耦合参数及品质系数是较高的，其最适宜于无线电能的传输。平面薄膜矩形线圈及圆柱形薄膜线圈主要是应用医疗电子设备。短偶极子螺旋线圈是经由两个圆柱形螺旋线圈及一个单位平衡结构合理的串联而呈现的，发射端以及接收端的短偶极子螺旋线圈可以依据正交方法进行排列，若是其中心的角度是π/4时，其耦合参数是最大的，对应的传输距离也是最远的。圆环同轴结构线圈是经由一个一端的开口而另外一端和内部的对应导体成为环形的电感器，因此，该线圈的电场基本上会被制约在内部同轴电缆之内，并且其磁场是由流过外导体的对应电流所产生的，此线圈耦合参数为k=δ/2π，该式中6代表内部相关导体弧度角，并且此天线的结构还具有一个双拼带的传输通道，能够同步传输相关能量及数据。

3发展趋势

磁耦合谐振WPT技术是一种高新科技技术下的无线输电技术，其对应的传输效率很高，且更容易呈现，所以其在电动汽车以及医疗电子设备、消费电子等相关领域应用较为广泛，以下将具体分析。

3.1电动汽车领域

磁耦合谐振WPT传输距离非常适中，且传输效率极高，这就很适宜于电动汽车的无线充电。国外相关学者所设计并验证磁耦合谐振体系相对应的等效电路模型，最终的实验结果显示该体系的传输距离为30厘米，对应的传输功率为220W，其传输效率为95%。

3.2医疗电子领域

基于高效大功率的条件，磁耦合谐振WPT体系的对应接收天线能够做的非常小，所以这也很适宜于医疗电子无线充电运用。有国外的电子研究院设计了可以用于生物移植的高效磁耦合谐振WPT设备，这要比以往传统的WPT体系更具传输效率，其结构非常紧凑，耦合性能也非常强，很容易进行调谐，并且生物相容性也很好，因此可以大量的生产。

3.3消费电子领域

磁耦合谐振WPT的高效非辐射能量传输，只会给体系之内的相关装置传输其所需的电能，因此其抗干扰能力也很强，这样就促使此项技术在消费电子领域有着极大的运用前景。国外的公司针对其谐振线圈以及金属性物体进行互相耦合导致其固有的谐振频率出现变化以及对应的传输效率有所降低，详细的分析了桌子对磁耦合谐振WPT体系的各方面影响，再经过一定的实验数据对其相关性能进行了验证。

4结语

无线电能传输篇3

关键词：太阳能；无线电能传输；制冷装置

1 概述

随着社会经济的发展，能源危机的不断加剧以及人们对环境的关注，开发和利用新能源已成为当代社会的一大主题[1]。太阳能作为一种绿色环保的可再生能源，其应用领域日趋广泛。在汽车行业，由于当今社会对汽车尾气排放和能源利用效率低等问题的关注，清洁、环保和节能的新能源汽车已成为汽车工业发展的热点。随着技术的发展，太阳能在汽车行业的使用也越来越广泛。但是，就现有的技术而言，将太阳能作为汽车的全部动力源并不实际。因此，在考虑实际行车需求的情况下，将太阳能作为汽车空调系统的能量来源具有一定的可行性。

在夏季，为了保证安全，车主在停车后，一般关闭所有发电系统，停止车载制冷装置能量供给。这会造成停放于室外的汽车由于烈日的暴晒而使得车内温度升高，车内温度过高会令车主感到闷热难耐，降低车主用车舒适度。因此，针对在熄火停车后利用太阳能电池板发电为车载制冷设备供电具有较大意义，但是由于太阳能电池板置于车外，为了实现与车内制冷设备的电气连接，采用传统有线连接将不可避免地需要对车身打孔，损坏车体完整度，影响车体美观性。

近些年来，无线电能传能技术得到了迅速发展，其在交通运输、消费电子设备及医疗电子设备等相关领域得到了广泛应用[2]。该技术不依赖于有线的传输媒介，是一项具有划时代意义的技术。本文提出了一种基于无线电能传输的车载太阳能制冷装置，该装置利用太阳能作为车载制冷设备的能量来源，同时采用了无线电能传输技术实现能量传输，有效利用了清洁环保的太阳能，且避免了对车身进行打孔布线，可以保证车身的完整性。

2 总体方案设计

本文设计了一种基于无线电能传输的车载太阳能制冷装置，其组成结构如图1所示。安装于汽车顶部的柔性太阳能电池板将太阳能转化为直流电后在车外微处理器的控制下经过逆变设备逆变成高频交流电；高频交流电在发射能量的原边线圈产生高频交变磁场；交变磁场在安装于车内的拾取能量的副边线圈感应出同频交流电压，实现电能的无线传输。同时，车内整流设备将该高频交流电压整流为直流。无线通信装置接收控制命令，在车内微处理器和车外微处理器的控制下，整流设备变换后的直流电经过DC-DC变换器稳定地向车载制冷设备供电或向储能设备充电。

3 硬件设计

3.1 太阳能电池

常规太阳能电池板一般是两层玻璃中间填充EVA材料和电池片的结构，组件重量较重且不可弯曲，不仅不方便安装于汽车顶部，还会增加系统总重和增大汽车高速行驶时的风阻。故本装置选用半柔性单晶硅光伏板，其柔性的特点可使太阳能电池板紧紧贴合在车顶，减少安装流程，同时减小汽车行驶阻力。

3.2 无线电能传输模块

将无线电能传输技术应用于该车载太阳能制冷装置上，是本设计的创新点所在。根据能量传输过程中继能量形式的不同，无线电能传输可分为：磁场耦合式、电场耦合式、电磁辐射式和C械波耦合式[3]。本设计采用磁场耦合式，其电路拓扑如图2所示。逆变设备将太阳能电池板转化的直流电逆变成高频交流电加载到发射线圈，原边线圈在电源激励下产生高频磁场，副边线圈在此高频磁场作用下感应出同频交流电压，实现了无线电能传输。

3.3 整流和DC-DC变换电路

考虑到本次设计的车载制冷设备为直流供电制式，故需要将副边线圈感应的高频交流电整流为直流电，本装置采用二极管进行整流；同时为了实现对储能设备的恒压或者恒流充电以及对车载制冷设备的稳定供电，加装了DC-DC变换器[4-5]，并选取BUCK电路作为DC-DC变换电路。通过改变开关管V1驱动信号的占空比即可改变BUCK电路输出的电压，微处理器实时采集输出电压值与设定值比较，通过闭环控制改变占空比实现输出恒定。整流和DC-DC变换电路原理如图3所示。

4 系统功能分析

为了充分利用太阳能，实现能量高效利用，本装置对能量进行管理。设有三种模式：①太阳能电池板转化的直流电能通过DC-DC变换器向储能设备充电；②太阳能电池板转化的直流电能通过DC-DC变换器向车载制冷设备供电；③储能设备向车载制冷设备供电。如图4所示。

当光照充足，车主可选择系统工作在①或②模式；若光照不足，可以使用储能设备向车载制冷设备供电，即模式③。三种工作模式可以通过能量管理系统实现自动切换，具有较好的用户体验。为了更方便车主远程控制装置，装置设有无线通信模块，车主可以通过手机向无线通信模块发送控制命令，使系统工作或者关闭。同时，该装置设有液晶屏显示模块，可以让车主方便了解时间、车内温度、储能设备剩余电量情况及工作状态等信息，从而进行合理调控。

5 结束语

本文设计了一种基于无线电能传输的车载太阳能制冷装置，创造性地将无线传能技术应用于该系统，避免对车体打孔布线，保证车身整体性。车主可通过手机向车内无线通信设备发送命令，利用太阳能或储能设备继续为车载制冷设备进行供电，避免了怠速停车时启用空调对车体机能的损伤，实现在烈日停车下车内依旧能够保持舒适的温度，具有较好的用户体验。同时，该装置采用车内能量管理系统，能够最大程度地利用太阳能，减少燃油消耗，起到节能环保的作用。

参考文献

[1]闫云飞，张智恩，张力，等.太阳能利用技术及其应用[J].太阳能学报，2012，33（增刊）：47-56.

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[3]黄学良，谭林林，陈中，等.无线电能传输技术研究与应用综述[J].电工技术学报，2013，28（10）：1-11.

[4]钟长艺.电动车车载光伏发电系统的研究与设计[D].广州：华南理工大学，2011.

[5]海涛，朱浩，石磊，等.一种带MPPT的车载太阳能充电系统设计[J].可再生能源，2015，33（01）：21-26.

无线电能传输篇4

1.1基本结构

磁耦合谐振式无线电能传输系统大多都是两线圈结构和增加两个线圈组成的四线圈结构。整个能量传输系统分为能量发射端和能量接收端两部分，其中能量的发射端包括发射能量线圈和高频率的电源，能量接受端包括接收线圈和谐振电路板及负载电路。

1.2工作原理

磁耦合谐振式无线电能传输技术的工作原理是导线缠绕制成的发射线圈（空芯电感）与谐振电容共同并列形成的谐振体。谐振体所容纳的能量在电场和磁场之间或者自谐振频率在一定空间的随意振动，在此基础上产生的以线圈为原点，以空气为传输媒介时更换磁场。能量的接收端是由接收线圈带有一个单位电容组成的谐振体，在相同条件下的谐振频率与能量发送端频率相同，并能够在所能感应的磁场与电场之间进行自由的谐振，实现两个谐振体共同的交换，在交换的同时谐振体之间也存在着相同频率的震动以及能量的交换，这就叫做两个谐振体共同组成的耦合谐振系统。

2磁耦合谐振式无线电能传输技术研究现状与热点问题

2.1传输水平

磁耦合谐振式无线电能传输技术是一种中距离传输电能的方式，很多研究者都对其进行了深入的研究，对于技术传输水平的研究主要体现在传输效率和传输距离上，与系统共振的频率有关。一般普通的谐振频率都选用13.56MHz的频率，需求比较高的系统采用比较高端的频段。

2.2传输特征

磁耦合谐振式无线电能传输系统在传输过程中具有以下特征：一是频率分裂和调频技术，频率分裂是指在整个系统线圈传输结构中，随着传输距离的减少，传输的速率也会出现不同的值域；二是在传输结构中加入中继谐振线圈和接收终端的线圈。在具体的设备中结合多个中继谐振线圈和接收线圈的结构中，对传输系统进行研究和分析，可以充分说明系统不受弱导磁性物体的影响；三是磁耦合谐振式无线电能传输系统只有在一定的水平位置角度移动下才能实现较高速率的无线电能传输。

2.3新材料的应用

无线电能传输最重要的就是实现传输的高效率、传输的距离长、传输功率大，但是由于多方面原因的限制，无法实现上述三个目标。在磁耦合谐振式无线电能传输系统中是利用附近外界的能量进行传送的，主要的耗损有欧姆损耗和辐射损耗。在这种情况下，提高速率，首先要减少欧姆损耗，利用超导材料可以实现这一目的。2.4干扰问题无线电能传输线圈会受人们日常生活用品摆放位置的影响。当用品靠近线圈时，会导致系统传输谐振频率的偏差。根据实践证明，无线电能传输对干扰源的频率非常敏感，离线圈越近，影响越大。

3磁耦合谐振式无线电能传输技术需要解决的问题和发展的趋势

磁耦合谐振式无线电能传输技术在发展中已经取得了比较大的成果，但是在个别方面的研究还不够深入。首先关于磁耦合谐振式无线电能传输技术没有形成一套完整的设计方法；其次，系统参数没有进行有效的分析以及校正；再次，对于系统应用中与实际相关的内容没有进行解决；最后这种技术需采用高强度的磁场，但至今没有在如何减少磁场危害上达到共识。

4总结

磁耦合谐振式无线电能传输技术已经取得了比较大的成果，但是在科研方面还不够充分，应用还不够广泛，有很多的问题需要解决。例如没有完善的理论支持，校正工作没有进行深入的研究，与实际应用严重脱节，并且该强度磁场会对人身体产生巨大的危害等问题。因此，科研工作者要对理论进行完善，积极采用新材料，将技术应用到实际中。

无线电能传输篇5

关键词：无线输电；电磁耦合；特斯拉线圈；共振线圈；太空输电

引言：随着人们对世界的探索和对知识的融汇，诞生了很多无线的高科技产品，如无线电话，蓝牙耳机，红外传输，无线鼠标……大家是否盼望电能的传输也能像电话一样开启无线的时代，相信在未来的不久输电的无线时代会逐步走进人们的生活。无线输电严格来讲就是无线电源，一切用电设备将不在需要连接电源的导线。

无线输电优点

电能作为一种能量，传统的电能传输主要是靠导线或导体进行输送，但是从发电，输电，变电，配电，用电在这些复杂的环节中，要使用大量的导线，杆塔，变电设备和换流设备，对电网的日常维护也是离不开的。无线输电能够省去电力输送过程中的诸多环节，使电能输送变得更为经济。而且传统的蓄电池也可以不再需要，因为无线输电可以直接将电能输送到用电设备，比如笔记本，手机，电动车……这样就可以为人们的日常生活带来了很多的方便，摆脱了电线及充电器的束缚。所以将电能输送无线化是有很大前景的。

无线输电原理

特斯拉无线输电：尼古拉·特斯拉这位架起电与磁之间桥梁的科学巨匠，也是最早提出无线输电的大师。他的理论是将低频高压电流转化为高频电流，然后再由空气作为传输媒介来输电。经常看到的特斯拉线圈就是能够生产出既高频又低电流的高压交流电。而且在一次记者招待会上，特斯拉做出了一个经特斯拉线圈产生的高频电流经过自己的身体，使一颗无线灯泡发亮的展示。特斯拉线圈的线路和原理都很简单，本质是一个可以获得高频电流的变压器。后来特斯拉又发明了放大发射机，也就是现在的大功率高频传输共振变压器。特斯拉把地球作为内导体，地球电离层作为外导体，通过放大发射机，这种放大发射机特有的电磁波振荡模式，在地球与电离层之间建立起了低频共振，利用地球表面的电磁波作为媒质来传输能量。可惜特斯拉有生之年没有财力实现这一发明，在这位巨匠陨落之后，这项技术被搁置，目前此技术又被重新研究。特斯拉线圈结构如图1所示

图1

电磁耦合共振的无线输电：这种技术已经得到了应用，并且制造出了一些科技产品，为数码相机，手机，笔记本进行无线感应充电。既然是感应充电，需要将用电设备置于感应装置上才能对其进行充电，即充点垫。此技术尚在研究阶段，感应距离是很微小的，远远不能满足输电的要求。近日麻省理工学院的一个研究小组在2米的距离内实现了无线输电，但是传输效率只有40%。这种无线输电的原理是：采用两个耦合共振线圈，一个线圈接电源成为送电端，另外一个为接收端。让两个线圈具有相同的频率，线圈之间就可以进行电能的输送，这两个共振线圈不会被其他频率的物体所干扰，因此可以让两个耦合共振的线圈透过同一磁场传输电力，相当于开启了一个电能传输的通道。

电磁耦合式无线输电是一种基于电磁感应原理的输电方式，可以达到输电设备与用电设备间非物理接触就可以传输电能的效果，也是目前极有可能成为无线输电的技术手段。该系统主要由三个部分组成，能量发送端，无接触变压器和能量接收端。简化图如图2所示

图2

由于这种系统属于疏松耦合系统，传输效率低，为了提高传输能力，初级变压器通常采用高频变压器。无接触变压器是系统中的枢纽部分，对稳定电流，高效传输起决定性作用。能量发射端由整流滤波电路，高频逆变装置和控制电路构成，与变压器的初级相连。能量接收端由输出整流滤波器和控制电路组成，与变压器次级相连。系统简化图如图3所示，耦合程度如图4所示。

图3

图4

无线输电前景展望

无线输电的科技实践，证实无线输电理论切实可行。如果将这种无线输电的方式扩展为太空输电，那么能源是取之不尽用之不竭的。太阳内部热核反应所造出的太阳能是非常巨大的，太阳每小时所释放的能量，可供人类使用5万年，然而辐射到地球的能量只有22亿分之一。若将太阳能尽可能利用，则可以解决全球因煤炭发电，引起的全球变暖问题，同时环境污染得到了有效遏制，届时人类将会用到廉价、清洁、 可持续的能源。

由于地面受云层等天气状况的影响，不利于阳光的收集，但是太空中阳光的辐射强度是地面的15倍，从地表发射一个带有单晶硅太阳能电池板的卫星，其高度超过35800公里后没有云层遮盖，昼夜变化，四季之分，相对位置与地球保持不变。将电池板收集储存的能量通过无线输电的技术传送到地表，然后通过无线输电技术将其输送至千家万户。这将是人类能源利用的一次革命性突破，会给各科领域带来新的辉煌。其简化图如图5所示。

结束语

本文将特斯拉线圈的电磁感应与电磁耦合相融合，使电磁感应无线输电的低效率与电磁耦合输电的短距离相弥补。以现有的研究水平对无线输电进行了说明和推导公式的展示，以及笔者大胆建立的太空无线输电模式，希望为研究无线输电尽微薄之力。

参考文献

[1]曾翔，基于磁耦合共振的无线输电系统设计[J]，四川理工学院学报:自然科学版,2010,23(5)

[2] 松浦虔士著，电力传输工程[M]，曹广益（译者），钱允琪（译者），北京科学出版社，2001

[3] 赵相涛,无线输电技术研究现状及应用前景,2010

[4] 李 平，谐振式无线输电的可行性研究 [ J]， 广西师范学院学报: 自然科学版, 2009, 26( 1): 107 109.

[5] K re in Philip T. E lem en ts of Pow Electronics [M].New York: Oxford University Press, 2004.

[6]候清江，无线供电方案及应用 2009（2）

作者简介：

无线电能传输篇6

关键词：数字电视技术；现状；发展方向

1 数字电视技术和传统模拟技术的区别

（1）传统模拟电视技术处理与传送的是模拟视频信号，而数字电视技术输出的模拟信号经压缩立即生成模拟视频信号。（2）传统的模拟电视技术在传输模拟信号时不能很好地消除物质力的影响，导致电视信号的传输和接收很不方便，而数字电视技术能避免这些影响因素，保持音频的良好效果和图像的清晰原真度。（3）数字技术渗透于数字技术电视中的每一个系统。

2 无线数字技术概念

（1）无线数字技术通过无线来传送电视信号，无线传播的数据以数字化信号存在于数字电视的系统中，是电视发展史上质的飞跃，无线数字电视技术主要包括无线地面电视、无线卫星电视。（2）无线数字电视从节目的拍摄到后期的制作，都是采用无线技术进行信息的储存、解压、发射、接收和终端显示，为观众提供了更加良好的观看体验。（3）无线数字技术在传输上采用MPEG的数字压缩形式和64QAM的调制方式保证高质量地对4-9套数字电视节目进行传送，同时无线电视在图像的展示功能上保证了图像质量的优越清晰。

3 无线数字电视概念

无线数字电视系统的工作频率是2.5-2.7GHz，在工作过程中无线数字电视系统通过发射机向空中发射辐射微波，而凡是处于微波覆盖范围内的用户，只需要一副接收天线和一个下变频器，就能将微波转化为电视信号。数字电视系统主要包括节目源、前端系统、传输系统、MMDS发射系统、用户接收终端、CA系统、SMS系统、NMS系统几大管理系统组成。前端系统是把电视节目进行编码、复用、加扰、调制；传输系统是把调制好的RF信号传输到MMDS发射系统中；MMDS发射系统是通过MMDS发射机和反馈系统完成电视信号的远程覆盖；用户接收系统是把接收的信号进行降频解调，把调制信号还原成电视信号；CA系统是对数字电视节目进行加密；NMS系统是完成数字平台前端设备的相关管理；SMS系统是对用户的管理和授权。

4 无线电视发展现状

数字电视最早源于美国，在1994年时美国已实现数字电视的全面应用。由于无线数字技术对于网络技术的要求相当高，我国的网络技术还未成熟，技术人员对无线数字电视技术的专业掌握还不够全面，因此我国暂时还未建立一套完整系统的管理模式。

我国目前的经济发展状况属于东南沿海发展迅速，西部地区较为落后，而我国的城市比重中农村占据相当大的比例，因此无线数字的技术在农村难以实现全方位的广泛推广。

5 无线数字电视优势

5.1 成本低廉

电视数字信号通过无线发送的方式，节省了有线传输过程中光缆、电缆的材料费，节省了建设过程中的人力、物力成本。

5.2 建设时间短

采用有线传输的方式需要对相距几十公里的站点进行有线连接，一般在建设过程中需要挖掘很长的电缆沟、建设很高的跨越塔，因此建设周期少则都要好几个月，相反地采用无线传输的方式，只需要建设高度合理的天线基站，这样在工程时间上就大大缩短了周期。

5.3 适应性强

无线传输的方式不会因为城市建设或者自然灾害等破坏传输通道，同时还解决了有线传输方式中的局限性，如无线传输可以跨越山川湖泊、可以不受地面建筑影响，因此相比有线传输或卫星传输方式无线传输具有更强的适应性。

5.4 拓展性强

当需要增加新设备时，只需要把新设备和无线传输系统进行连接完成设备的扩展，不用像有线传输一样需要重新铺设线路，增大工作量和成本的同时也会影响原来的信号通道。

5.5 可维护性强

用无线传输系统发射电视信号能使传输线路更加简洁，而在出现故障时只需要维护无线数据的传输模块，不用向有线传输一样沿着线路进行检查测试。

5.6 具有开放性和兼容性

机顶盒和电缆解调器可以实现信号的模拟接收和回收，方便各类收费业务的开展，也方便观众进行多节目、多频道的选择。

5.7 利用频率高

无线数字传输方式具有高效率的信源压缩编码技术，可以充分利用频谱进行一个电视节目传输8个电视节目的信号，这样的传输方式极大地提高了无线频谱的利用率。

6 无线数字电视的发展方向

6.1 加强无线数字电视技术的水平

电视技术是利用光电转化的原理，将光学图像转化成电信号，再送到系统中进行远程传输，最后把传输的电学系统转化成光学图像。而无线数字电视技术就是模拟电视信号进行数字化信息处理，将数字信号转变成二进制的数字信息资料。

6.2 实现无线数字电视的智能化发展

由于开发和研制具有标准接口、电视接口和数据化接口的电视产品是一个重要而复杂的工作，因此功能模块化比较艰巨。在越来越智能化的当今社会，对于无线数字电视技术的要求也越来越智能化，实现机器和人工的结合、实现人和无线数字电视的互动是未来无线数字电视技术的发展方向之一。

6.3 无线数字电视技术要实现卫星直播

无线数字电视要实现卫星电视的直播，满足观众及时掌握和准确掌握新闻信息，通过无线数字信号的传播，能快速便捷地掌握全球和各地信息和发展情况。

6.4 改变农村消费观念

要实现无线数字电视的普及，国家就要用相关政策来改变农村的消费观念，使农民愿意接受无线数字电视需要支付的相关费用。

6.5 加强无线网络建设

无线数字电视技术的发展必须以无线网络信号的全方位覆盖为前提，我国目前的无线网络还有待完善，因此国家要重视无线网络的基础设施建设，不断提升技术人员的专业水平和在无线数字推广中面对问题的实际操作能力。

7 无线数字电视的发展前景

数字无线技术系统要充分发挥数字系统的功能，在传达电视节目的同时传达高速数据，开展增值业务。高速数据业务的开展收入将远远高于电视业务的收入，为经营者和地区经济带来更有发展性的经济效益。随着无线电视技术的发展，无线电视实现双向传输、实现数据通信都是极其可能的，届时，无线数字电视的技术优势将会完全彰显。

无线数字覆盖技术符合农牧地区地广人稀的特点，符合西部贫困地区的现实情况，是投资少、见效快、实惠实用、管理方便的传输手段。

无线数字的网络覆盖技术可以解决农牧区建立网络系统资金不足的局面，又能适应未来网络时代的发展需求，从根本上解决偏远的农村地区和地广人稀的牧区上广播电视覆盖不完全、不系统的问题。

无线数字电视在不断满足人们对于电视技术更高要求的同时为国家的信息化建设也做出了巨大贡献，因此在无线数字技术发展的过程中要制定相关的发展系统，坚定不移地实现无线数字技术在我国的全面、广泛推广。

参考文献

[1]张超.移动数字电视技术及其应用[D].北京邮电大学，2008.

无线电能传输篇7

Abstract： Using the principle of the electric energy of the electromagnetism resonance coupling transmission， a kind of electric power wireless transmission circuit is designed. The device comprises emission and receiving part. Electric energy is taken from the computer USB， and through the high frequency inverter circuit， converts direct current （dc） to high frequency alternating current， transmitting coil launch out. The receive coil receiving power， and rectifier filter， supplies power to the mouse.

关键词： 谐振式磁耦合；无线鼠标；无线传输

Key words： resonant magnetic coupling；wireless mouse；wireless transmission

中图分类号：TH215 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2015）26-0103-02

0 引言

目前，大部分的无线鼠标的电源由电池提供，但电池的使用寿命短，更换频率快，这样会给使用者带来很大的麻烦，且造成环境污染，为了解决这一问题，本文使用谐振式电磁耦合方式，把电能无线传输运用到无线鼠标上，可为鼠标的正常工作提供持续能量。

1 谐振耦合电能无线传输原理

谐振耦合电能传输的原理是利用电磁感应原理实现电能传递，通过谐振耦合能量的方法是使两个线圈发生谐振，使能量从一个线圈传输到另一个线圈，即利用两个LC电路，一个作为电能的发送端，另一个作为电能的接收端，当高频激励信号的频率同发射回路与接收回路的频率相同时，两个LC回路处于谐振工作状态，发射回路的电流值达到最大值，线圈发射的功率最大，接收回路也获得最大功率。

2 系统总体方案

系统总体设计方案如图1中所示，发射部分和接收部分组成了无线电能传输系统。电能无线输电系统包括发射源、发射系统、接收系统、负载等部分，高频逆变电路、线圈组成了发射部分；另一线圈和整流滤波电路组成了接收部分。

电能从计算机中的USB接口获得+5V的电源（DC），通过自激振荡电路产生约100kHz的高频振荡电流，发射线圈将能量以电磁波的形式发射出去，接收线圈将电磁波接收，接收到的电流需要经过整流滤波电路，再有集成稳压芯片构成稳压电路，变换成鼠标工作所需的直流电（3.3V），给鼠标提供电源。由于鼠标工作时要实现自由动作，因此就会改变线圈之间距离，使磁路中存在很大的漏感，很低的耦合系数，这样系统的传输功率会受到限制，从而影响系统的正常工作和工作效率。谐振补偿电路用来消除传输系统中松耦合产生的影响。

3 电路设计与实施

发射端电路由高频调制、L1C1谐振、功率放大器构成。NE555构成振荡频率为100kHz的信号发生器，为发射电路提供激励信号，信号经光电耦合芯片隔离后驱动MOSFET的关断。光电耦合芯片采用HCNR201，其线性度可达0.05%信号带宽可大于1MHz。电路采用IRF540-N场效应管构成桥型逆变电路，同时可将谐振信号进行有效的放大，将信号提供给L1C1并联谐振电路。

接收端电路由L2C2谐振、整流电路、稳压电路构成。整个电路安装在鼠标中，整流电路即将交流电（AC）转化为直流电（DC）的装置，在本设计中采用了体积较小的集成桥式整流芯片MP6S（0.8A）进行整流，整流后经MC34063双极性集成芯片构成BUCK稳压电路，电路输出电压为3.3V。

4 线圈设计与实施

在能量的发射与接收中线圈起重要的作用，试验表明，线圈半径越大，传输距离越大，因此，线圈安要求尽量做的大一些，对于发射线圈，由于和发射电路一起安装在计算机的USB接口，线圈可以大一些，发射线圈用1mm的漆包铜线，绕制半径200mm，匝数10匝。对于接受线圈，由于鼠标内部空间的限制，所绕制的接受线圈应尽可能的小，并要求一定的体积内能输出最大的功率。漆包线直径越大，在相同的体积下匝数就会较少，直径越小，在相同的体积下匝数就会较多。通过实验，在匝数较多的情况下，线圈输出的电压越大，因此，设计中采用了直径为0.15mm的漆包铜线，匝数为6000匝，绕制半径10mm。

由于鼠标在工作中的自由运动，改变了两线圈的距离，影响了电能传输的效率，本设计中采用了并联电容的作为补偿电路以提高传输效率。

5 实验与结论

本设计方案确定后，首先利用PROTUS软件对方案进行了仿真，仿真结果表明了方案的可行性，然后，搭建了实际电路进行了实验测试，实验表明，该电路发射端与接收端相距50CM时，输出端输出电压最大可达8.8V，传输功率可达350MW。传输距离达到1.5米时，输出电压可达到3.5V。本设计完全可以满足无线鼠标的电源供电。

参考文献：

[1]李阳，杨庆新，闫卓.磁耦合谐振式无线电能传输方向性分析与验证[J].电工技术学报，2014，29（2）：197-203.

[2]王玉龙，冷宇.电能无线传输装置的补偿电路研究[J].信息技术，2014（7）：111-116.

[3]傅文珍，张波，丘东元.自谐振线圈耦合式电能无线传输的最大效率分析与设计[J].中国电机工程学报，2009，29（18）：21-26.

[4]侯洁.中小功率等级感应耦合电能传输系统的设计与实现[M].重庆大学硕士学位论文，2013（4）：1-78.

无线电能传输篇8

关键词：红外传输；无线测温系统；系统设计

在电力系统检测过程中，实现对于开关柜接点温度的检测，一直都是比较头疼的问题，这是因为开关柜内的空间结构比较小，彼此之间存在高压，是不能以人工巡查的方式来实现测温的，而温度的异常是辨别高压开关柜系统运行有效与否的重要标志。因此就需要开发一种能够在局域环境中迅速实现数据传输并且可以达到无线测温效果的系统，而红外传输就可以在这个系统构建过程中发挥作用。因此探究红外传输在无线测温系统中的应用问题，是很有必要的。

1红外传输的概况

红外传输作为一种重要的数据传输模式，其传输的最大特点就是速度快。一般来讲，作为通信系统中的红外传输模块，其主要是由红外编码和红外收发器2个部分组成。此模块的运行原理为：通过标准红外串口实现信号的传输，并且以应答式的方式实现半双工通信。电路系统中红外传输的应用使用455k晶振，经过12分频得到37.91k，在信号输出引脚输出高电平时，Q2截止，不管38k载波信号如何控制Q1，右侧竖向不会导通，红外管也不会发送信息，这是其发射信息的过程；而在接收电路发送出来的波形被接收时，一旦监测到38k信号，就会从引脚引入低电平，如果没有38k就会输出高电平。红外接收原理如图1所示。这种红外传输模块的特点主要体现在：利用光信号进行传输，不会受到电磁场的干扰，具备良好的抗电磁干扰的性能，除此之外其功耗比较低，休眠时期的电流比较低，能够在电池供电下实现长久运转，在高压开关柜封闭环境中使用这种无线传输，是最佳的选择。

2红外传输在无线测温系统中的应用分析

2.1无线测温系统的结构特点

无线测温系统主要涉及到几个部分：（1）温度传感器，实现对于监测点温度的采集，将温度信号以无线的形式发送给温度采集器；（2）温度采集器；（3）监控计算机。上述设备在通信网络的基础上实现连接，就可以形成对应的无线测温系统。为了保证系统能够有效地发挥其效能，此次采取的是分布式结构，以温度采集器的单片机为控制核心，不仅可以保证数据处理、数据显示、数据报警工作的开展，还可以实现与监控计算机之间的数据交互，并且可以实现各种控制命令的集合，以满足实际的控制需求。上述几个子系统中，都需要运用到红外传输技术。下面一一探讨各个子系统的构成原理以及红外传输在无线测温系统中的应用价值。

2.2红外传输在无线测温系统中的应用

2.2.1在温度传感器中的应用

理论上来讲，温度传感器主要由数字式温度传感器、中央处理单元和红外传输模块组建而成。一般来讲，温度传感器直接安装在被测试物体表面，以实现其实时温度的反馈。而红外传输模块的构建，就体现出此环节对于红外传输的利用，其在系统建成之后的功能在于将测试到的温度信息以无线的方式发送出去。

2.2.2在温度采集器中的应用

温度采集器主要由红外传输模块、中央处理单元和串口收发模块构成。此子系统的功能在于负责接收温度传感器发送出来的无线信号，对于温度数据进行分析处理，并且将红外信号温度信息变为标准信息传送给监控系统。在此系统中，红外传感的效能主要体现在对无线信号的接收。

2.3红外传输在无线测温系统中的价值

之所以倡导将红外传输运用到无线测温系统中去，是因为红外传输的特点符合无线测温系统的性能需求。具体来讲其价值可以归结为几个方面：（1）供电系统开关柜内电磁效应比较大，以传统的有线数据传输的方式可能对数据传输质量造成影响，甚至对正常的供电系统的运行造成不良影响，而红外传输方式不用考虑电磁干扰；（2）红外传输数据的速度比较快，有着较强的实时性，可以实现温度动态图的生成，以更加全面地展现出无线测温系统的效能；（3）在精确测温、无线数据传输和总线监控网络于一体的系统中，供电系统开关柜内的温度可以实现在线监测，保证了数据质量和效益，也充分展现出三者相互融合之后产生的效益。从上述3个角度来看，红外传输在无线测温系统中的应用价值是巨大的，值得将其推广到实际应用中去。

3促进红外传输在无线测温系统中应用的策略

在认识到红外传输在无线测温系统中的应用价值之后，还需要积极做好对应的工作，以全面地发挥红外传输在无线测温系统中的作用。科学技术是第一生产力，正是在认识到红外传输在无线测温系统中的价值之后，才开始慢慢将其运用到实际系统设计中去。对此，笔者认为需要从以下几个角度入手。

3.1注重红外传输技术的创新

红外传输技术创新工作的开展，就是鼓励更多的专家和学者积极投入到红外传输技术研究中去，形成扎实的红外传输理论基础，在开展一系列科学实验之后，切实发挥其在各个领域中的效能，实现红外传输技术应用范围的不断拓展。当然要想达到这样的目的，还需要建立产学研相结合的红外传输技术实验基地，保证在了解市场需求的基础上，引导红外传输技术朝着创新的方向发展。比如当前比较流行的智能家居行业，完全可以利用红外传输技术去实现智能家居系统的构建，以发挥其在局域环境中数据传输的效能，而且是在不受到电磁干扰的情况下发挥效能。

3.2买现无线测温系统的优化

无线测温系统的优化设计，就是在当前系统基本框架的基础上，结合实际市场调查，了解对于无线测温系统的全新要求，以实现系统的再次调整和改善，实现系统升级，充分体现出其在特定环境下温度测试的效能。无线测温系统的应用范围在不断扩张，其专业程度要求也越来越高，这就需要引导无线测温系统朝着不断优化的方向发展，不仅仅利用无线传输技术，还可以考虑其他信息传输技术，以满足不同市场用户需求，更重要的是通过技术的重组，以实现无线测温系统的性能优化。

4结语