无线能量传输

摘要： 随着我国航天事业的发展,空间任务也越来越复杂,能源供给是航天器面临的首要共性问题,航天器间的无线能量传输也显得愈发重要。由于航天器在体积重量和功耗上的限制,为了保证有效的无线能量传输,需要采用毫米波高频段,同时还要解决如何在有限的发射功率和发射天线口径情况下提高接收功率等技术难题。在回顾毫米波高频段无线能量传输技术发展的基础上,提出探索基于慢衰减电磁波产生和准无衍射波束形成的远距离时空聚焦微波能量传输理论与方法,并开展毫米波高频段整流器件建模研究和高效整流天线集成设计工作,建立航天器间毫米波无线能量传输缩比简化原理验证系统的研究设想,有望为航天器间无线能量传输效率提升提供技术基础和技术途径,也将推动无线能量传输在无人机无线输能、地面特殊场合供电等远距离无线输能应用系统的发展。

摘要： 针对能量受限的多用户移动边缘计算(MEC)系统存在恶意窃听节点的问题,提出一种联合无线能量传输(WPT)和MEC的安全部分计算卸载方案。该方法以系统接入点(AP)能耗最小化为优化目标,在计算延迟、安全卸载和能量捕获约束条件下,联合优化AP能量传输协方差矩阵、本地CPU频率、用户卸载比特数、用户卸载时间分配以及用户传输功率。针对AP能耗最小化问题为非凸问题,首先采用凸差分算法(DCA)将原始非凸问题转换为凸问题,然后采用拉格朗日对偶法以半封闭形式获得问题最优解。当计算任务数为5×10^(5)比特时,与本地计算和安全全部计算卸载方法相比,安全部分卸载方案的能量消耗分别降低了61.3%和84.4%;当窃听节点距离超过25m时,安全部分卸载方案所消耗的能量远小于本地计算和安全全部计算卸载。仿真实验结果表明,在保证物理层安全卸载的情况下,所提方案能够有效降低AP能耗、提高系统性能增益。

摘要： 随着人口老龄化和医疗技术的进步,使用人工心脏起搏器和除颤器等植入式电子设备的患者数量在全球范围内不断地增加。如何健康安全地为植入式电子设备充电,成为大家关注的问题。韩国科学技术研究院(KIST)开发了一种可应用于人体植入物的超声波无线能量传输充电技术。相关研究发表在《能源和环境科学》杂志上。该团队此次开发了一种模型。

摘要： 无线供电网络射频充电技术开发商Energous Corporation与物联网(IoT)能量收集无线平台的创新者Atmosic Technologies联合宣布推出无线充电传感器评估套件。该套件采用Atmosic ATM3能量收集低功耗蓝牙片上系统(SoC)解决方案和Energous经FCC认证的1W WattUp PowerBridge发射器。作为AirFuel联盟的成员,这款新发布的评估套件进一步扩展了Atmosic和Energous之间的合作伙伴关系,展现了双方在提供开箱即用的无电池传感器解决方案方面的互操作性。

摘要： 针对无人机(unmanned aerial vehicle,UAV)辅助的无线能量传输(wireless power transfer,WPT)系统,构建了一种能量波束设计以及无人机悬停位置部署的联合优化方案,以最大化所有用户接收的总能量。针对优化问题是非凸、难以直接求解的情况,提出一种联合优化多波束设计和无人机三维位置的迭代算法,利用巴特勒矩阵设计高增益、宽覆盖范围的能量多波束,利用穷举算法寻找无人机最优二维位置,通过单调性理论得到无人机的最佳悬停高度。仿真结果表明,所提出的算法能显著提升无线能量传输效率。

摘要： 无人机、可穿戴设备供能等微波无线传能应用要求整流天线不仅具有高微波接收和整流效率,并且满足质量轻的要求。设计了一款5.8 GHz轻量化微波整流天线,该天线为缝隙耦合馈电的微带天线阵列,为减轻质量,天线加工制作于0.19 mm厚度的超薄高频基板,粘贴在5 mm厚度泡沫板。整流电路采用BAT15⁃03W肖特基二极管作为整流器件,制作于天线背面,通过导电过孔与天线金属地连接。该天线尺寸为88 mm×90 mm×5.425 mm,质量15 g,对应的面密度仅为1.89 kg/m^(2)。在最佳微波输入功率密度2.34 mw/cm^(2)下,实测该天线最大微波接收整流效率达到74.3%。

摘要： 无线能量传输(WPT)和移动边缘计算(MEC)可以为无线设备提供能量供应和任务计算,有效提高设备的能量效率。该文提出一种基于无人机无线能量传输的边缘计算系统能耗优化方法,在所提方法中,通过联合优化能量收集(EH)时间、用户发射功率和卸载决策,最小化系统总能耗。利用块坐标下降法(BCD),将优化问题分解为两个子问题,通过交替优化来获得最优能量收集时间、用户发射功率和卸载决策。仿真结果表明,该文提出的系统能耗优化方法优于其他基准方案,并且系统所需能量可以显著减少。

摘要： 为实现纳升级微量样品检测,结合商业常规核磁共振3.2毫米探头,本文研究了两种类型的自谐振微型接收线圈。当无线传输能量时,探头螺旋管形成射频脉冲激励能量。而微型接收线圈对该能量进行接收后以样品为作用目标,并采集信号回传,把感应获取的磁共振信号传输到探头螺线管。与现有磁共振探头不同,本文提出Pigtail型和Stripline型微接收线圈结构。实测结果显示,线圈谐振频率达128MHz和935.7MHz,应用于3T超导核磁共振设备初步完成了蔗糖波谱的测试分析实验,表明微型接收线圈对提高谱线分辨率有重要作用。

摘要： 基于中继线圈的磁耦合谐振式无线能量传输系统,由于频率分裂现象,造成了系统传输效率的下降。利用互感理论建立了含有中继线圈的磁耦合谐振式无线能量传输系统模型,选取三个主要影响传输效率的参数,以改进的粒子群优化算法为基础,对三个参数进行参数匹配。结果表明:得出在系统工作频率为100 MHz,发射线圈与中继线圈距离为0.3 m,中继线圈与接收线圈相距0.194 m时,可以获得系统最大传输效率为91.91%,并搭建了试验平台,验证了优化结果。为电动汽车无线充电的应用提供了一定的参考价值。

摘要： 在无人机(UAV)辅助的无线网络中,UAV轨迹设计可以有效地提升无线网络系统性能。然而,3维场景下的UAV轨迹设计问题因其高复杂性,目前仍是开放性研究问题,并缺少高性能的求解方案。该文针对具有一般性的无线能量传输(WPT)系统中UAV 3维轨迹设计问题,在凸空间下,基于间续悬飞(SHF)的最优轨迹结构,提出获得高性能3维轨迹的求解方案。

摘要： 面向未来的MW级及GW级空间太阳能电站发展,针对空间高压大功率发电输电技术和大功率无线能量传输技术空间验证需求,初步设计了百千瓦级高压发电输电及无线能量传输试验在轨验证方案,提出试验验证的必要性、验证目标、系统组成、技术指标及试验过程,并且对试验验证的关键技术进行分析,为后续开展深入研究提供参考.

摘要： 无线能量传输或无线功率传输,是指能量从能量源传输到电负载的一个过程,这个过程不是传统的用有线来完成,而是通过无线传输实现.本文利用飞秒级激光脉冲设计提出了等离子通道,实现远距离的无线能量传输.它具有发散角小、传输距离长、方向性好等特点.通过理论上对自聚焦效应和强度自陷等现象的研究,增加了这一理论的实用性和可实现性.最后,本文提出了在无线输能技术方面的应用方向,展望它的发展前景.

摘要： 超导作为一种有抗磁特性的材料已经被证明能够有效限制空间磁场的扩散基于这种特性出了一种结合高温超导带材的无线能量传输耦合结构,并用绕有超导层的铁氧体作为无线传能系统的发射极制作了一个原理验证模型.从磁路定律分析了实验结果,同时建立了实验对应的有限元仿真模型验证后的仿真模型,本文继续深入研究了有超导层结构下不同频率和互感值之间的关系,以及电源电流大小和次级电压大小之间的关系.

摘要： 由于深空探测任务目标范围广,飞行距离远以及运行时间长等特点,与传统的近地航天器相比,需要有更高的寿命及可靠性需求.将无线能量传输(WPT)技术应用在深空探测领域,由于避免了太阳翼转动时带来的缠绕及磨损问题,可以有效提高探测器的可靠性.针对无线能量传输在深空探测方面的应用,设计了传输距离30cm,输出功率700W的无线能量传输原理样机.由于传输距离较大,变压器耦合系数只有0.2,采用传统的补偿网络设计,难以达到输出的功率要求.本文在原边串联-副边串联补偿网络前增加了一级导抗变换器,改变谐振网络的阻抗特性,从而增强了谐振网络的功率输出能力.实验结果表明,该设计在30cm的传输距离下,工作效率达到70％,并且极大地减少了开关管工作电流.

摘要： 多线圈系统凭借高效率、长距离传输的优势受到广泛关注.大多数相关研究都集中在中继线圈,其本质是减小能量传输距离.本文基于不改变能量传输距离的原则,分别提出了两种三线圈和三种四线圈系统.通过分析系统传输特性,选择最优了最优的能量传输方案.比较反射阻抗ZR2,指出相较于二线圈系统,三线圈系统通过增大ZR2提高能量传输效率;四线圈系统保留了三线圈系统的ZR2,而且有额外一个自由度(电源线圈)来调节效率和输出功率.最后,构建了输出功率10W和输出功率500W的两个实验平台.前者验证了二、三、四线圈系统传输特性分析的正确性,后者采用三线圈系统将效率由两线圈系统时的50.0％提高到85.1％(Po=508.8W,d23=25cm).

摘要： 本文介绍了无线能量传输效率优化理论在双波束无线输能系统天线上的应用.文章首先介绍了无线能量传输效率优化理论,然后设计了不同拓扑结构接收天线的能量均分双波束无线输能阵列天线,两种不同结构分别为中心轴对称分布和沿对角线分布,当传输距离为10cm时,传输效率分别达到25％和20％,表明所设计的双波束无线输能天线阵列具有良好的输能功能.

摘要： 微波功率传输是实现空间太阳能电站的关键技术之一,本文给出了2.45GHz高效GaNF类功率放大器的设计.仿真得到该功放功率附加效率为78.8％,输出功率40.3dBm,该结果预示了其在相关领域的应用.最终对放大器电路进行了测试,实测得到放大器在2.45GHz工作频点上漏极效率为67.3％,饱和输出功率38.2dBm,增益8dB.

摘要： 21世纪人类面临着非常严峻的能源形势.太阳能是持久稳定的清洁能源,大规模开发利用太阳能将有希望彻底解决人类的能源危机.空间太阳能电站是高效利用太阳能的有效途径,受到了国际的广泛关注.空间无线能量传输技术是空间太阳能电站的关键技术之一,目前国内外已对基于微波与激光的无线能量传输技术开展研究.本文回顾了应用于空间太阳能电站的无线能量传输技术发展,并提出基于超强超快物理的能量传输技术这一全新概念.该技术利用超强超快激光大气传输时的非线性效应,形成等离子体通道将电能直接传输至地面接收设施,结合现有的无线能量传输方式可实现高可靠性高效率的空间太阳能传输.

摘要： 层状复合磁电材料具有巨磁电效应,其磁电电压系数要远远大于单相磁电材料。研究者关注了各种不同材料成分和结构的复合磁电材料的磁电特性,研究了各种复合磁电材料的性能。磁电层状复合材料在磁场传感器等领域有很好的应用前景。但用于无线电能传输,目前的研究还比较少。本文利用体积为3.2cm3的层状复合磁电材料实现了450mW电功率的无线传输,并对LED照明设备进行无线供电,达到了很好的照明效果。在实际的无线能量传输应用中,必须考虑到夹持方式和角度偏移对磁电输出的影响。本文从试验出发,讨论了不同夹持方式和偏转角度下,复合磁电材料输出电压的变化,并从理论上给出了一定的解释。这个研究对于复合磁电材料的进一步无线能量传输的应用有非常重要的指导作用。

摘要： 近场是天线外部空间重要的场区,具有远场完全不同的特性.本文首先对比了感应近场、Fresnel近场和远场的特点,然后论述了研究天线近场特性所采用的理论方法、数值和仿真方法、实验方法.最后,结合航天工程背景探讨了天线近场特性的空间应用.天线近场特性不仅蕴含着巨大的探索空间,而且预示着广阔的应用前景.

摘要： 本发明的实施例中公开了一种带能量传输的无线通讯装置和无线通讯方法，其中，开关单元在接收到下行控制信号后处于下行传输状态，在接收到上行控制信号后处于上行传输状态；所述开关单元处于下行传输状态，则主板控制单元发送下行数据信号至主板通讯磁环单元、底板通讯磁环单元、开关单元，并被底板控制单元接收；若所述开关单元处于上行传输状态，底板控制单元还发送上行数据信号至所述开关单元、底板通讯磁环单元、主板通讯磁环单元，被主板控制单元接收；能量磁环单元将所述底板控制单元发送的能量信号发送至主板控制单元，以给所述主板控制单元供电。本发明实施例能同时实现能量的传输和上行数据信号、下行数据信号的传输。

摘要： 提出一种用于从能量发送设备(14)至用电器(18)的无线的——尤其感应的——能量传输的方法，其中，在至少一个方法步骤(46，50)中检测所述无线的能量传输的至少一个谐振频率(fres)和实际品质(Qact,n+1(fres))，并且在至少一个另外的方法步骤(54)中做出中断从所述能量发送设备(14)至所述用电器(18)的能量传输以进行异物识别的决定。根据本发明设置，执行所述异物识别的决定基于所述谐振频率(fres)和所述实际品质(Qact,n+1(fres))的极限的迟滞(72)。此外，本发明涉及一种用于执行根据本发明的方法的无线能量发送设备(14)。

摘要： 提出一种用于从能量发送设备(14)至用电器(18)的无线的——尤其感应的——能量传输的方法，其中，在至少一个方法步骤中，与异物识别相关联地中断从所述能量发送设备(14)至所述用电器(18)的所述能量传输。根据本发明设置，执行至少两种不同类型的异物识别。此外，本发明涉及一种用于执行根据本发明的方法的无线的能量发送设备(14)。

摘要： 提出一种用于从能量发送设备(14)至用电器(18)的无线的——尤其感应的——能量传输的方法，其中，在至少一个方法步骤中，与异物识别相关联地中断从所述能量发送设备(14)至所述用电器(18)的所述能量传输。根据本发明，在至少一个方法步骤(50)中设置关于频率遍历的迭代过程，所述迭代过程用于检测所述无线的能量传输的对于谐振频率(fres,A，fres)的实际品质(Qact,A(fres,A)，Qact,n+1(fres))特征性的局部最大值。

摘要： 本发明提出一种用于从能量发送设备(14)至用电器(18)的无线的——尤其感应的——能量传输的方法，其中，在至少一个方法步骤中，与异物识别相关联地中断从所述能量发送设备(14)至所述用电器(18)的所述能量传输。根据本发明的方法的特征在于，在至少一个方法步骤(56，56.6)中，根据所述无线的能量传输的能量传输特征参量来匹配所述方法的周期时间(T

摘要： 本发明涉及一种无线能量传输接收电路及应用该电路的无线能量传输系统，其中的无线能量传输接收电路通过利用具有全波整流器和倍压器两种工作模式的可重构整流器、能够调节感应电压输出大小的预整流调节器，以及控制单元，拓宽了负载调节范围，并提高了无线能量接收效率，从而提高无线能量传输系统的传输效率，能量损失少，不需要采用大尺寸芯片封装和散热片，体积小，制造成本较低，且集成度高，能够满足应用需求。

摘要： 本发明尤其涉及一种用于无线数据传输和能量传输的耦合装置(10)，具有壳体(20、30)，设置在所述壳体(20、30)中用于无线数据传输的通信装置(60)，其中，所述通信装置(60)构造用于沿主发射方向辐射电磁信号，以及布置在所述壳体(20、30)中的无线能量传输装置(50)，所述无线能量传输装置具有带有通孔(53)的铁氧体主体(51)以及至少一个限定开口(54)的空心线圈(52)，所述空心线圈布置在所述铁氧体主体(51)上，其中，所述空心线圈(52)、所述铁氧体主体(51)和所述通信装置(60)相对彼此布置得，使得从所述通信装置(60)沿所述主发射方向辐射的电磁信号传播通过所述铁氧体主体(51)的通孔(53)并且通过所述至少一个空心线圈(52)的开口(54)。

摘要： 本发明涉及一种无线能量传输接收电路及应用该电路的无线能量传输系统，其中的无线能量传输接收电路通过利用具有全波整流器和倍压器两种工作模式的可重构整流器、能够调节感应电压输出大小的预整流调节器，以及控制单元，拓宽了负载调节范围，并提高了无线能量接收效率，从而提高无线能量传输系统的传输效率，能量损失少，不需要采用大尺寸芯片封装和散热片，体积小，制造成本较低，且集成度高，能够满足应用需求。

摘要： 本发明提供了一种无线能量的传输系统和一种提高无线能量传输效率的方法，其中，所述无线能量的传输系统，包括：发送侧电路；接收侧电路，包括谐振电路，所述谐振电路用于接收所述发送侧电路发送的无线能量；获取单元，用于获取所述发送侧电路发送的无线能量的频率；以及控制单元，用于根据所述获取单元获取到的所述无线能量的频率调整所述谐振电路的谐振频率，以使所述谐振频率与所述无线能量的频率相匹配。通过本发明的技术方案，可以在改变接收侧电路的输出功率时，能够确保无线能量具有较高的传输效率。

摘要： 本实用新型涉及一种无线能量传输接收电路及应用该电路的无线能量传输系统，其中的无线能量传输接收电路通过利用具有全波整流器和倍压器两种工作模式的可重构整流器、能够调节感应电压输出大小的预整流调节器，以及控制单元，拓宽了负载调节范围，并提高了无线能量接收效率，从而提高无线能量传输系统的传输效率，能量损失少，不需要采用大尺寸芯片封装和散热片，体积小，制造成本较低，且集成度高，能够满足应用需求。