文献综述
一、前言
无线电波对信息的传输开创了人类通信的新纪元.而一切无线电技术都基于能源供给,因此电能的无线传输技术将开辟人类能源的另一个新时代,也将会孕育出众多只出现在科幻小说中的新事物新应用,其给大众带来的意义与影响也非同凡响.无线电能传输具有通用性，便携性，美观性，安全性等一系列特性，它没有了电线可以使设备提及进一步缩小，可以不再受到插座和电线的束缚为人们的日常生活提供了极大的方便。
二、国内外同类研究概况
最早产生无线输能设想的是尼古拉 ·特斯拉 (NikolaTesla),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 -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 2.45 GHz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 10 MHz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。
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