多段式无线功率传输技术研究

摘要

无线功率传输作为现代电子信息技术不断发展过程中不可或缺的技术之一，在日常生活、医疗以及工业发展中发挥着的作用越来越不容小觑，现代社会对于高效、成熟无线功率传输技术的需求也变得越来越迫切。 谐振耦合式无线功率传输作为近年来发展的热点，主要针对的依然是中短距离的无线功率传输，特点是效率高但作用距离短。电波式无线功率传输作为长距离无线功率传输的代表，其特点是作用距离长，但效率低，尤其是在复杂多径环境及非视距条件下。本文主要针对以上两种无线功率传输方法目前面临的主要问题进行探讨。本文主要的研究内容如下所示： 1)首先，把无线功率传输系统等效为二端口网络，对无线功率传输系统进行了理论分析。然后对谐振-耦合式无线功率传输系统的等效电路进行了建模，并对影响多级无线功率传输系统传输效率的有关因素进行了研究，提出了多级谐振-耦合式无线功率传输系统等效电路的耦合矩阵综合方法。 2)本文设计了一种交连式谐振腔，对基于交连式谐振腔的谐振耦合式无线功率传输系统进行了原理分析和实验验证。并分别对由该交连式谐振结构构成的两级及多级无线功率传输系统进行了仿真验证和实验验证。经验证，该交连式谐振腔构成的多段式无线功率传输系统可以在传输距离一定时保证足够高的传输效率。同时，设计了基于介质圆盘谐振器构成的多级无线功率传输系统，并进行了仿真验证。 3)分别对系统有无中继散射体的情况下时间反演的空时同步聚焦理论进行了分析。并提出了非视距条件下实现无线功率传输的时间反演无线功率传输系统的构建方法。对其进行了仿真验证。证明了在非视距条件下，本文所设计的时间反演式无线功率传输系统可有效提高无线功率传输的效率。

目录

声明

第一章 绪 论

1.1 研究背景与意义

1.2 无线功率传输技术的基本原理

1.3.1 国外研究现状

1.3.2 国内研究现状

1.3.3 发展趋势

1.4 本文的结构安排

第二章 多级无线功率传输系统的理论分析

2.1 无线功率传输系统电路分析

2.1.1无线功率传输系统的等效电路

2.1.2无线功率传输系统的耦合矩阵

2.2 拓扑结构分析

2.3 本章小结

第三章 多级无线功率传输系统设计

3.1π模交连式谐振腔

3.1.1π模交连式谐振腔设计原理

3.1.2π模交连式谐振腔设计模型

3.1.3π模交连式谐振腔的仿真模型与验证

3.2 两级π模交连式谐振腔

3.3 三级π模交连式谐振腔

3.4 多级无线功率传输系统

3.4.1 四级π模交连式谐振腔无线功率传输系统

3.4.2 四级介质谐振器无线功率传输系统

3.5 本章小结

第四章 基于时间反演的被动中继式无线功率传输研究

4.1 时间反演电磁波空时同步聚焦特性理论分析

4.2 中继散射体对时间反演电磁波的理论分析

4.3 非视距时间反演无线功率传输系统研究

4.3.1 非视距下无线功率传输系统的设计原理

4.3.2 非视距下时间反演式无线功率传输系统的仿真验证

4.4 本章小结

第五章 总结与展望

5.1 总结

5.2 展望

致谢

参考文献

攻硕期间的研究成果