無線電傳輸技術的現狀及應用

張鏑

【摘要】 無線電傳輸技術是一種用無線電能傳輸的一種新技術，與傳統的傳輸技術相比，無線電傳輸技術不需要用導線之間相連，這就避免了有線傳輸技術帶來的那些問題，具有更加安全、高效、方便的優勢。本文分析了無線電傳輸技術，著重探討了無線電傳輸技術在相關領域中的應用。

【關鍵詞】 無線電傳輸技術 現狀 應用

隨著社會經濟的發展，人們對無線電傳輸技術的質量有了更高的要求。傳統的電能傳輸技術已經暴露了諸多問題，比如說導線接觸產生的火花、碳積累及帶電導體裸露等。無線電傳輸技術是一種用無線電能傳輸的一種新技術，與傳統的傳輸技術相比，無線電傳輸技術不需要用導線之間相連，這就避免了有線傳輸技術帶來的那些問題，具有更加安全、高效、方便的優勢。近些年來，無線電傳輸技術已經在眾多領域應用，產生了非常好的效果，特別是在軍事、石油、礦井、醫療等領域中的應用。因此，對無線電傳輸技術進行研究是非常有意義的課題。

一、無線電傳輸技術簡述

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，是通過發射器將電能轉換為其他形式的中繼能量（如電磁場能、激光、微波及機械波等），隔空傳輸一段距離后，在通過接收器將中繼能量轉換為電能，實現無線電能傳輸。現有的無線能量傳輸技術主要有三種形式：（1）電磁感應技術；（2）電磁耦合共振技術；（3）基于微波或光波的原場輻射技術。

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

二、無線電傳輸技術的現狀及應用

電磁感應技術一般適用于距離比較近、功率比較低的傳輸系統中；電磁共振技術通常在距離適度、功率中等的條件下適用；基于微波或光波的原場輻射技術一般在功率比較大、傳輸距離比較遠的環境中適用。近些年來，隨著各種便攜式設備和電器的應用，采用有線的技術，既不安全，也容易磨損。特別在一些比較特殊的領域，有線傳輸的危害更大，比如說礦山礦井、石油、孤立的島嶼以及自然環境惡劣的環境中等。因此，無線傳輸技術具有極大的應用市場。

1、醫療領域。無線電傳輸技術的發展和應用改變了醫療領域植入式電子系統的供電方式。如心臟啟博器的核電池，其充電方式一般采用ICPT和RFPT等進行體外能量傳輸。在醫療電子系統中，主要采取RFPT技術，通過體外與體內兩個線圈之間的電磁耦合輸送電能，主要有經皮能量傳輸和直接能量傳輸。隨著植入式系統的復雜化，系統的功耗越來越大，對于短期植入式系統，電池完全可以勝任，如膠囊內窺鏡。但對于長期植入式系統往往不能滿足要求。無線和光電供電能解決上述問題。

2、航空領域。無線電傳輸技術在航空航天領域已經開始得到應用。MPT技術的發展也推動了空間太陽能發電和衛星技術的革新。空間太陽能電站發出的電能可通過微波向衛星和地面傳輸電能。空間太陽能電站中的WPT技術發展經歷了很多的階段發射反射和接收技術等得到了很大的發展。

3、水下領域。水下高頻功率傳輸損耗是關鍵問題。由于海水是優良導體，其電阻隨著頻率的增長而增加。隨著工作頻率的提高，海水導電面積減小電流主要從電纜流通。海水作為導體損耗增加。在研究水下電能傳輸時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。

結語：無線電傳輸技術是一種用無線電能傳輸的一種新技術，與傳統的傳輸技術相比，無線電傳輸技術不需要用導線之間相連，這就避免了有線傳輸技術帶來的那些問題，具有更加安全、高效、方便的優勢。隨著無線電傳輸技術的發展，它可以在更多領域得到普及和應用，這對于促進社會進行發展具有重大的現實作用。

參 考 文 獻

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