摘要：在这篇论文中，一种通过磁共振的高效率无线传送器在实验上用一种共振器和各种大小的发送和两种形状的矩形和圆形接收线圈被实现。通过改变传输距离分析了传输效率。传输和接收线圈之间的共振器是通过集总电容终止线圈。这个谐振器组成的圆形发射线圈直径60厘米并且一边是10厘米长的矩形接收线圈的传送效率大约是在传输距离20厘米时传输80%的能量。无线能量传输共振器组成的一个接收线圈的大小大约是一个iPhone4的尺寸，它的效率大约是在20厘米和50厘米的距离时传输原能量的75%和40%。

1. 介绍

近年来，研究这方面的兴趣不断增加，并且用无线能量传输技术的发展来消除以前的电缆使用，原因在于其广泛的应用在充电无处不在的电子设备如MP3、PDA、平板电脑、电脑、手机、家用机器人而不用电线。这个便携式装置仍然局限在使用电池或一些其他形式的能量储存。即使是减少的功耗的先进功能,在现代便携式设备中电池通常是传统的最大的和最充实的电子原件。无线能量传输可以使设备彼此创建和接收能量创建环境能量成为可能。【1,2】

目前，最流行的无线能量传输技术是电磁感应和微波能量传输。然而,电磁感应范围短并且微波能量传输效率低，因为它使用了辐射。最近,由WiTricity公司提出一个高效率中档的无线能量传输技术使用了磁共振耦合。它在中值点将数据高效率的无线传输。然而,这种无线能量传输技术利用大型发送和接收线圈。　因此,由于它的大尺寸的接收线圈，它还没有被用于无线充电的小尺寸的无处不在的电子设备[3-6]。

这本文中，我们已经模拟和测量出无线能量传输谐振器构成的各种大小的发射和接收线圈，此种接收线圈有两种形状：矩形和圆形。同时,无线能量传输谐振器组成的接收线圈与iPhone4的大小相仿，实验上实现为手机充电。

2. 圆形和矩形无线能量传输谐振器传输效率比较

见图1，无线能量传输谐振器拥有大型发射和小型接收线圈来模拟不同的传输距离。发送和接收的线圈有一个圆形。这个直径(DTx1,DTx2)的耦合和谐振回路在发射线圈是40厘米至60厘米,这个直径(DRx1,DRx2)的耦合和共振的圈上接收线圈是10厘米。传输和接收线圈的宽度(WTx,WRx)是3厘米、0.5厘米。分离发射线圈的间隔(STx)随着不同的传输距离改变,与阻抗匹配。接收线圈分离的间隔(SRx)是0.5厘米。这个电容器(CTx1,CRx3)在发送和接收线圈之间产生共振并终止发送和接收线圈的共振循环。电容器(CRx1,CRx2)组成的耦合回路在接收线圈中已经使用50¬欧来匹配网络。谐振回路的电感和电容谐振回路电容的终止是通过计算

所得。

共振循环在发送和接收线圈的电感是是8.61uh和0.293uh。CTx1和CRx3的电容是16pF和470pF。CRx1和CRx2的电容是470pF和100pF，传输距离为20厘米。CRx2的电容会随传输距离增加而增加。在传输距离20厘米,30厘米,和40厘米处STx的值是24厘米,29厘米,和34厘米。

图2显示了无线能源传输谐振器构成的大型圆形发射和接收线圈小圆模拟的参数与传输距离。这个模拟通过使用高频结构模拟器(HFSS)实现。在本文中提到的所有发射功率均为5W。见图2，和传输属性(S21)是0.81dB,1.367dB,1.898dB，传输距离为20厘米,30厘米,40厘米。传输效率通过S21计算，然后传输效率在传输距离为20厘米,30厘米,40厘米时大约是83.0%,73.0%,和64.6%。共振频率是13.56MHz。

图1.无线能量传输谐振器有很大的圆形发射线圈和小的接收线圈。（a）测视图.（b）主视图.

图2.无线能量传输谐振器构成的大型圆形发射和小型圆形接收线圈模拟的参数与传输距离。（a）20厘米。（b）30厘米。（c）40厘米。