复杂环境中无线能量传输的自适应聚焦技术

论文摘要

无线能量传输技术作为“10项引领未来的科学技术”之一,在解放传统供电方式的束缚,消除传统供电过程的隐患和促使电子设备小型化、功能化和便捷化等方面有着独特作用,其在未来发展将有可能引起能源领域的一场变革。本文选取可以在复杂环境下实现较远能量传输距离的微波辐射式能量传输方法,运用时间反演原理,通过对发射单元接收的试探信号的时间反演,促使传输能量能自适应地聚焦在能量接收位置处,具有传输效率高、传输过程危害低和能量自适应聚焦与能量接收位置无关等优点,在复杂密闭机箱、飞行器腔室等场景有着较好的应用价值。本文完成的主要工作和成果包括:首先阐述了无线能量传输技术的方法综述、研究背景和复杂环境下无线能量传输的相关理论,介绍了主流的无线能量传输方法的特点和国内外的研究现状,总结了电磁波关于时间反演技术的传播特性和复杂环境下的自适应聚焦原理等相关基础理论。其次,针对密闭矩形金属腔内部的无线能量传输情况,设计了一套发射单元对能量传输的贡献评估体系,在单个目标的无线能量传输和多个目标的无线能量传输两个框架下,分析了各种情况下模型的无线能量传输过程、传输效果和最终结论。通过建模、数据分析、效果图展示及无线能量传输方法的对比,论证了采用时间反演原理的自适应聚焦技术在无线能量传输中能量传输的可行性、与传输位置无关的普适性和传输效率的高效性等特点。接着针对通过对大型的、内部传输环境更加复杂的模型的单个目标和多个目标的无线能量传输问题,研究了底面直径为3.5m的各种仪器腔传输环境、不同频率以及不同接收单元的数目的无线能量传输环境中的效果。在进一步论证这些情况下采用时间反演的自适应聚焦的能量传输方式具有可行性、普适性和良好的能量传输效果等优点的同时,提出采用分割子腔体的方式进行无线能量传输,以解决体积较大、传输环境更加复杂、仿真困难的实际工程模型的无线能量传输问题。最后设计了关于几种无线能量传输方法的验证实验,从实验方案、实验结果等方面验证了在复杂环境中无线能量传输自适应聚焦方法的可行性与有效性。

论文目录

• 摘要
• abstract
• 第一章 绪论
•   1.1 课题研究背景及意义
•     1.1.1 主流的无线能量传输方法综述
•     1.1.2 微波辐射式无线能量传输技术
•   1.2 国内外研究现状
•     1.2.1 电磁感应无线能量传输技术
•     1.2.2 磁耦合谐振技术
•     1.2.3 微波辐射式能量传输技术
•     1.2.4 超声波能量传输技术和激光能量传输技术
•   1.3 论文主要研究内容
•   1.4 论文的结构安排
• 第二章 复杂环境中无线能量传输相关理论
•   2.1 电磁波关于时间反演技术的传播特性
•     2.1.1 电磁波的时间反演解
•     2.1.2 时间反演后电磁波的空时聚焦特性
•   2.2 复杂环境下的自适应聚焦原理
•     2.2.1 复杂环境对电磁波能量传输的影响
•     2.2.2 自适应聚焦特性、聚焦方法和影响聚焦效果的因素
•   2.3 本章小结
• 第三章 密闭矩形金属腔内无线传能的自适应聚焦方法研究
•   3.1 单个目标的无线能量传输方法研究
•     3.1.1 目标位于模型正中心的单个目标无线能量传输研究
•     3.1.2 目标偏离模型中心的单个目标无线能量传输研究
•   3.2 多个目标的无线能量传输方法研究
•     3.2.1 两个目标的无线能量传输
•     3.2.2 三个目标的无线能量传输
•     3.2.3 更多目标的无线能量传输
•   3.3 本章小结
• 第四章 复杂密闭腔内的自适应无线能量聚焦技术
•   4.1 仪器腔内能量接收位置偏中心的单目标自适应聚焦技术
•     4.1.1 仪器腔内不同高度、频率的自适应无线能量聚焦技术
•     4.1.2 不同顶部形状下的自适应无线能量聚焦技术
•   4.2 仪器腔内能量接收位置偏边缘的单目标自适应聚焦技术
•   4.3 采用分割子腔体的方式进行的单个目标无线传能的自适应聚焦
•   4.4 仪器腔内多个目标的无线能量传输的自适应聚焦
•   4.5 本章小结
• 第五章 无线能量传输实验
•   5.1 实验设备及场地
•   5.2 实验方案
•   5.3 实验过程
•   5.4 实验数据
•   5.5 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士研究生学位期间取得的成果

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 叶旭宇

导师: 宗显政

关键词: 无线能量传输,时间反演原理,自适应聚焦技术

来源: 电子科技大学

年度: 2019

分类: 基础科学,信息科技

专业: 物理学,无线电电子学

单位: 电子科技大学

分类号: TN011

总页数: 103

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