無線電傳輸技術(shù)的現(xiàn)狀及應(yīng)用

張鏑

【摘要】 無線電傳輸技術(shù)是一種用無線電能傳輸?shù)囊环N新技術(shù)，與傳統(tǒng)的傳輸技術(shù)相比，無線電傳輸技術(shù)不需要用導(dǎo)線之間相連，這就避免了有線傳輸技術(shù)帶來的那些問題，具有更加安全、高效、方便的優(yōu)勢。本文分析了無線電傳輸技術(shù)，著重探討了無線電傳輸技術(shù)在相關(guān)領(lǐng)域中的應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】 無線電傳輸技術(shù) 現(xiàn)狀 應(yīng)用

隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們對無線電傳輸技術(shù)的質(zhì)量有了更高的要求。傳統(tǒng)的電能傳輸技術(shù)已經(jīng)暴露了諸多問題，比如說導(dǎo)線接觸產(chǎn)生的火花、碳積累及帶電導(dǎo)體裸露等。無線電傳輸技術(shù)是一種用無線電能傳輸?shù)囊环N新技術(shù)，與傳統(tǒng)的傳輸技術(shù)相比，無線電傳輸技術(shù)不需要用導(dǎo)線之間相連，這就避免了有線傳輸技術(shù)帶來的那些問題，具有更加安全、高效、方便的優(yōu)勢。近些年來，無線電傳輸技術(shù)已經(jīng)在眾多領(lǐng)域應(yīng)用，產(chǎn)生了非常好的效果，特別是在軍事、石油、礦井、醫(yī)療等領(lǐng)域中的應(yīng)用。因此，對無線電傳輸技術(shù)進(jìn)行研究是非常有意義的課題。

一、無線電傳輸技術(shù)簡述

無線電能傳輸 （Wireless Power Transmission，WPT）又稱無線電力傳輸，非接觸電能傳輸，是通過發(fā)射器將電能轉(zhuǎn)換為其他形式的中繼能量（如電磁場能、激光、微波及機(jī)械波等），隔空傳輸一段距離后，在通過接收器將中繼能量轉(zhuǎn)換為電能，實(shí)現(xiàn)無線電能傳輸。現(xiàn)有的無線能量傳輸技術(shù)主要有三種形式：（1）電磁感應(yīng)技術(shù)；（2）電磁耦合共振技術(shù)；（3）基于微波或光波的原場輻射技術(shù)。

電磁感應(yīng)耦合式無線輸電系統(tǒng)是基于一種電磁感應(yīng)耦合理論、現(xiàn)代電力電子能量變換技術(shù)及控制理論的新型電能傳輸模式。無接觸電能傳輸系統(tǒng)屬于疏松耦合系統(tǒng)，傳輸性能一般較差。為了提高系統(tǒng)的傳輸能力，初級變換器通常采用高頻變換器?？煞蛛x變壓器是無接觸電能傳輸系統(tǒng)的最重要組成部分，它的性能對于整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定、高效起著至關(guān)重要的作用。發(fā)射端和接受端之間是利用電磁感應(yīng)耦合的方式來傳遞能量的。電磁耦合共振式無線輸電系統(tǒng) 中程無線輸電方式是基于電磁共振耦合原理，利用非輻射磁場實(shí)現(xiàn)電能高效的傳輸。其原理是基于2個(gè)電磁波在滿足規(guī)定條件的情況下，在同一波導(dǎo)（腔體）的不同電磁波的模式之間或不同波導(dǎo)（或腔體）的同一電磁波模式之間可以發(fā)生耦合諧振的現(xiàn)象，通過理論分析計(jì)算或?qū)嶒?yàn)的方法選擇耦合模參數(shù)，利用強(qiáng)磁場耦合共振方式使能量在收發(fā)2 個(gè)諧振腔之間有效傳輸。遠(yuǎn)場輻射式無線輸電系統(tǒng) 遠(yuǎn)場一般指遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于裝置尺寸的幾千米以上的傳輸距離。只要合理設(shè)計(jì)接收機(jī)形狀，采用高精度定向天線或高質(zhì)量的平行激光束就可 實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離傳能。 通過無線電波可以在微波范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)能量定向傳輸，接收端采用硅整流二極管天線可將微波能量轉(zhuǎn)換回電能。

二、無線電傳輸技術(shù)的現(xiàn)狀及應(yīng)用

電磁感應(yīng)技術(shù)一般適用于距離比較近、功率比較低的傳輸系統(tǒng)中；電磁共振技術(shù)通常在距離適度、功率中等的條件下適用；基于微波或光波的原場輻射技術(shù)一般在功率比較大、傳輸距離比較遠(yuǎn)的環(huán)境中適用。近些年來，隨著各種便攜式設(shè)備和電器的應(yīng)用，采用有線的技術(shù)，既不安全，也容易磨損。特別在一些比較特殊的領(lǐng)域，有線傳輸?shù)奈：Ω螅热缯f礦山礦井、石油、孤立的島嶼以及自然環(huán)境惡劣的環(huán)境中等。因此，無線傳輸技術(shù)具有極大的應(yīng)用市場。

1、醫(yī)療領(lǐng)域。無線電傳輸技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用改變了醫(yī)療領(lǐng)域植入式電子系統(tǒng)的供電方式。如心臟啟博器的核電池，其充電方式一般采用ICPT和RFPT等進(jìn)行體外能量傳輸。在醫(yī)療電子系統(tǒng)中，主要采取RFPT技術(shù)，通過體外與體內(nèi)兩個(gè)線圈之間的電磁耦合輸送電能，主要有經(jīng)皮能量傳輸和直接能量傳輸。隨著植入式系統(tǒng)的復(fù)雜化，系統(tǒng)的功耗越來越大，對于短期植入式系統(tǒng)，電池完全可以勝任，如膠囊內(nèi)窺鏡。但對于長期植入式系統(tǒng)往往不能滿足要求。無線和光電供電能解決上述問題。

2、航空領(lǐng)域。無線電傳輸技術(shù)在航空航天領(lǐng)域已經(jīng)開始得到應(yīng)用。MPT技術(shù)的發(fā)展也推動了空間太陽能發(fā)電和衛(wèi)星技術(shù)的革新?？臻g太陽能電站發(fā)出的電能可通過微波向衛(wèi)星和地面?zhèn)鬏旊娔??？臻g太陽能電站中的WPT技術(shù)發(fā)展經(jīng)歷了很多的階段發(fā)射反射和接收技術(shù)等得到了很大的發(fā)展。

3、水下領(lǐng)域。水下高頻功率傳輸損耗是關(guān)鍵問題。由于海水是優(yōu)良導(dǎo)體，其電阻隨著頻率的增長而增加。隨著工作頻率的提高，海水導(dǎo)電面積減小電流主要從電纜流通。海水作為導(dǎo)體損耗增加。在研究水下電能傳輸時(shí)可將海水看作與原邊繞組同軸匝鏈的繞組通過增加耦合來限制電流路徑以減小耦合海水的損耗。

結(jié)語：無線電傳輸技術(shù)是一種用無線電能傳輸?shù)囊环N新技術(shù)，與傳統(tǒng)的傳輸技術(shù)相比，無線電傳輸技術(shù)不需要用導(dǎo)線之間相連，這就避免了有線傳輸技術(shù)帶來的那些問題，具有更加安全、高效、方便的優(yōu)勢。隨著無線電傳輸技術(shù)的發(fā)展，它可以在更多領(lǐng)域得到普及和應(yīng)用，這對于促進(jìn)社會進(jìn)行發(fā)展具有重大的現(xiàn)實(shí)作用。

參 考 文 獻(xiàn)

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