SWIPT无线充电系统中的安全通信技术研究(2)
1.2 研究现状设计
1.2.1 无线充电技术发展现状 自从人类发明了电力系统以来，一直采用有线介质来传输电力。为了提高传输效率，人们尽可能地提高传输介质的导电率。但通过传统的有线介质传输给电气设备供电，容易引发一系列安全问题[4]。诸如因线缆裸露而发生漏电事故，导线摩擦产生火花，引发重大安全事故等。同时，随着社会的发展，各种各样的电器爆炸式增长，对电力线的布控要求越来越高，布线难度日益加大。使得人们对摆脱有线的渴望越来越强，尤其是近年来，移动电子产品的出现，人们对无线充电技术越发的向往。无线充电技术势必是将来的发展趋势和研究热点之一。 实现无线充电一直是人们的梦想，早在 1890 年，发明了交流电的特斯拉就提出了一个宏伟的无线传输电力的方案。特斯拉的构想是，将地球作为内导体，而地球电离层视作外导体，以径向电磁波振荡模式通过放大发射机将其发射出去，在电离层与地球之间建立起大约 8Hz的低频共振，再利用环绕在地球表面的电磁波来传输能量。但是该设想虽然在理论上可行，但最终还是失败了。由于市场需求不强烈以及技术的限制，无线充电在之后很长一段时间都没有取得里程碑式的进步，也没有赢得人们的足够热情。直至 2007年，麻省理工大学的一个科研队伍，他们在实验中构建了一个无线输电系统，并将 2米外的60 瓦灯泡点亮，使得人们看到了无线充电新的希望和方向，无线充电再次得到广泛关注。 现在无线充电在理论上已经足够成熟，各个科技公司和科研机构，也研发了相应的无线充电产品，如诺基亚和三星公司在其手机产品中都应用过无线充电技术。全球首个无线充电技术联盟推出的 Qi 标准，也得到广泛应用。无线充电技术发展到如今，其实现方式基本分为三类，其一是电磁感应方案，其二是核磁共振方案，其三是无线电波方案[5]。本文研究主要针对的是无线电波方案。 电磁感应方案是利用电磁感应原理，利用交变电流在一级线圈中产生交变磁场，处于该交变磁场中的次级线圈因此产生交变电流，实现无线电能传输。电磁感应方案因为其简单易于实现，所以成为目前应用最为广泛的技术。在手机充电，电动牙刷等便携式设备应用较广，但电磁感应式方案传输距离短的缺点限制了它的进一步应用。 核磁共振方案是利用非辐射性谐振磁耦合实现无线能量传输的。利用振荡器产生频率很高的震荡电流，发射线圈将电磁波发射出去，形成非辐射磁场；接收的线圈固有频率如果与磁场发射出的电磁波频率相同，线圈内就可产生最大电流，这样就实现了无线电能传输。核磁共振方案传输距离比电磁感应方案远得多，而且具有方向性，因此应用前景很被看好。目前在电动汽车，便携设备等领域有应用。 电磁波辐射方案就是通过微波的发射与检测实现无线能量传输。利用方向性很强的天线发射微波，利用性能好的接收装置，进行整流，产生直流电，从而收集能量。电磁波方案传输距离远，但是由于衰减大，所以传输效率不高。但由于最近几年物联网和互联网概念的兴起，射频资源越来越丰富，人们对该方案越发感兴趣。
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