摘要：无线供电技术使得人们不再依靠有线传输成为了可能，就像数据可以无线传输一样简单，它可以让用户无缝地为自己的移动设备充电。早前利用磁耦合共振器的初始工作呈现出可喜的成果。我们提出了新的分析，即收益率对实际系统设计的影响,包括关键数值的引入，可用于比较系统在不同的几何形状和操作条件下的情况。与这个关键系统概念的提出一道，一个电路模型也呈现而出，如频率分裂，最大工作距离（临界耦合）和当它变为非耦合系统时系统的行为。这个理论模型对测量数据进行了验证，并表现出优异的平均决定系数（R2）0.9875。一种自适应频率调谐技术已被证实，它会对发射器到接收器的距离和/或取向的变化时所产生的的效率变化进行补偿。本文中演示的方法允许一个固定的负载的接收器被移动到在发射器范围内几乎任何位置和/或方向的位置，并仍然实现了在0-70cm范围内超过70％的接近恒定的效率。

关键词：自适应调整，频率分裂，磁化耦合共振器，无线供电

I.引言

无线通信和半导体技术的进步使其在各种各样的便携式消费电子产品，医疗，工业设备中得到应用成为可能。然而，用户仍然需要手动插入这些移动设备，限制其极限流动性并且当其电量耗尽时会失去作用。此外，由于手持设备的体积的减小，连接器成为了占用系统尺寸中比较大的一部分。无线供电提供了无连接器电子设备的可能，这将会减小尺寸和提高可靠性。因此，使用无线电源技术消除有线电源连接是有可能的。

目前，一些无线电源技术仍在研究中。从潜在的功率转换机制到所理解的范围、适应、和效率等方面进行分类是有用的。就像无线广播设备传输信号一样，远场技术以同样的方式使用电磁波传递能量。这种方法已经成功的为超高频电子标签（UHFRFID）提供电源，它不需要电池，有效工作范围是10m。远场方法的缺点之一是固有的方向性和传输效率之间的权衡。有很多例子，远场和微波系统，使用高增益天线来传输多公里的距离，效率超过90％。这些系统在遭受非结构化和动态的环境时，需要复杂的跟踪和校准设备来保持视线（点至点）的连接。

另外，射频广播方法以全向模式发射功率时，允许功率传递到任何覆盖的地方。在这种情况下，流动性保持，但是由于功率密度以1/r2降低，其端到端的效率会损失，导致其接收功率水平低于其所传输的功率。

电感耦合（或近场）的技术不依赖于电磁波的传播。相反，它们工作在一个发送来的距离小于波长的信号上。应用包括可充电牙刷和最近激增的“能量”的表面。这些技术非常有效，但仅限于约一厘米的传输距离。另外，近场射频识别通过牺牲频率来推进距离的限制。近场有几十厘米的范围但只接收功率在微瓦的范围内1%–2%的传输效率。

此前已经证明出，磁耦合谐振器用于无线电力传输具有比用于远场方法更高效率的提供电力的潜力，并比传统的电感耦合方案有更远的传输距离。然而，在此之前的工作是局限于一个固定的距离和方向，当接收器是远离最佳工作点其效率下降迅速。

在本文中，我们扩展了现有分析耦合的磁共振研究的系统的几个关键概念，包括频率分裂，临界耦合和阻抗匹配。我们提出的无源电路元件的磁耦合的谐振器的模型，推导出系统参数的优化.。此外，一个自动调谐无线电力系统的方法，只要接收器在发射器的工作范围，几乎所有的距离和/或方向，都有可能得到最大的传输效率。从实用的角度来看它很重要，因为在许多应用中，如笔记本电脑充电，范围和方向的接收装置与用户的发射装置不同。