无线电能传输技术综述文献翻译.doc

单位代码 01 学　　号 070102103 分 类 号 TN710 密 级 文献翻译 无线电能传输技术综述 院（系）名称 信息工程学院 专业名称 电子信息工程 学生姓名 朱雪梨 指导教师 张具琴 2011年 3月 29日无线电能传输技术综述 所谓无线电能传输，就是借助于电磁场或电磁波进行能量传递的一种技术。无线输电分为：电磁感应式、电磁共振式和电磁辐射式。电磁感应可用于低功率、近距离传输；电磁共振适于中等功率、中等距离传输；电磁辐射则可用于大功率、远距离传输。近年来，一些便携式电器如笔记本电脑、手机、音乐播放器等移动设备都需要电池和充电。电源电线频繁地拔插，既不安全，也容易磨损。一些充电器、电线、插座标准也并不完全统一，这样即造成了浪费，也形成了对环境的污染。而在特殊场合下，譬如矿井和石油开采中，传统输电方式在安全上存在隐患。孤立的岛屿、工作于山头的基站，很困难采用架设电线的传统配电方式。在上述情形下，无线输电便愈发显得重要和迫切，因而它被美国《技术评论》杂志评选为未来十大科研方向之一。在此旨在阐述当前的技术进展，分析无线输电原理。 1 无线电能传输技术的发展历程 最早产生无线输能设想的是尼古拉·特斯拉(Nikola Tesla)，因而有人称之为无线电能传输之父。1890年，特斯拉就做了无线电能传输试验。特斯拉构想的无线电能传输方法是把地球作为内导体，把地球电离层作为外导体，通过放大发射机以径向电磁波振荡模式，在地球与电离层之间建立起大约8 Hz的低频共振，利用环绕地球的表面电磁波来传输能量。最终因财力不足，特斯拉的大胆构想没能实现 。 其后，古博(Goubau)、施瓦固(Sohweing)等人从理论上推算了自由空间波束导波可达到近100％的传输效率，并随后在反射波束导波系统上得到了验证。20世纪20年代中期，日本的H.Yagi和S.Uda发明了可用于无线电能传输的定向天线，又称为八木一宇田天线。20世纪60年代初期雷声公司(Raytheon)的布朗(W.C.Brown)做了大量的无线电能传输研究工作，从而奠定了无线电能传输的实验基础，使这一概念变成了现实。在实验中设计了一种效率高、结构简单的半波电偶极子半导体二极管整流天线，将频率2.45GHz的微波能量转换为了直流电。1977年在实验中使用GaAs—Pt肖特基势垒二极管，用铝条构造半波电偶极子和传输线，输入微波的功率为8 W，获得了90.6％的微波——直流电整流效率。后来改用印刷薄膜，在频率2.45 GHz时效率达到了85％。 自从Brown实验获得成功以后，人们开始对无线电能传输技术产生了兴趣。1975年，在美国宇航局的支持下，开始了无线电能传输地面实验的5 a计划。喷气发动机实验室和Lewis科研中心曾将30 kW的微波无线输送1.6 km，微波——直流的转换效率达83％。1991年，华盛顿ARCO电力技术公司使用频率35 GHz的毫米波，整流天线的转换效率为72％。1998年，5.8 GHz印刷电偶极子整流天线阵转换效率为82％。前苏联在无线电能传输方面也进行了大量的研究。莫斯科大学与微波公司合作，研制出了一系列无线电能传输器件，其中包括无线电能传输的关键器件——快回旋电子束波微波整流器 。 近几年，无线电能传输发展更是迅速。Wildcharge、Powercast、SplashPower、东京大学，相继开发出非接触式充电器。MIT在2007年6月宣布，利用电磁共振成功地点亮了一个离电源约2 m远的60 w电灯泡，这项技术被称为WiTricity。该研究小组在实验中使用了两个直径为50 cm的铜线圈，通过调整发射频率使两个线圈在10MHz产生共振，从而成功点亮了距离电力发射端2 m以外的一盏60 w灯泡。 2 无线电能传输的原理 （1）（2）(rect—enna)把接收到的微波能量转化为直流电能。 布朗的微波输电系统。上世纪60年代，William C.Brown向世人展示的微波传输电能示意图。该微波传输系统包括微波源、发射天线、接受天线3部分。微波源内有磁控管，能控制源在2．45 GHz频段输出5～200 W的功率；微波源输出的能量通过同轴电缆连接至和波导管之间的适配器上；亚铁酸盐的循环器连接在波导管上，使波导管和发射天线相匹配。发射天线包含8个部分，每个部分上都有8个缝隙。这64个缝隙均匀的向外发射电磁波。这种开孔的波导天线很适合用于无线电能传输，因为它有高达95%的孔径效率和很高的能量捕捉能力。硅控整流二极管天线用来收集微波并把它转换成直流电，在布朗展示的系统中该接收天线拥有25%的收集和转换效率，这种天线在2.45GHz测试时曾经达到甚至