无线充电基本原理
无线充电基本原理范文第1篇
关键词：电磁感应；电流磁效应；振荡；滤波
中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2017）17-0195-03
1系统方案
1.1无线充电的原理
无线充电原理主要是运用电流磁效应和电磁感应技术实现。电流通过的导线时，会在导线周围产生磁场的现象，并随着通过的电流逐渐增大，所产生的磁场强度就越强。磁场中的导体做切割磁感线运动时，导体就会产生感应电动势，若导体是闭合回路中的一部分，就会产生感应电流。
应用上述的电路原理，可以实现无线连接的互感耦合，对电流进行空间馈送。在一个电源接入一个线圈产生一个震荡的磁场，将另一个线圈放置在震荡的磁场当中，即可产生激励电流。其原理示意图如图1所示。
1.2无线充电系统的设计
应用电流的互感耦合原理实现短距离无线充电，主要是将直流电转换成高频交流电，然后通过原线圈和副线圈之间的互感耦合实现电流的无线馈送，基本方案图如2所示。
无线充电装置由两部分组成，一个是无线发射端，接入5V直流电源，通过震荡产生一定频率变化的信号电流，使得流过线圈的电流产生高频震荡的磁场。另一个则是无线接收端，接收端使用副线圈在磁场中接收来自发射端的电感耦合电流，耦合电流是交流电流，需要经过整流滤波处理以后才能提供电能给手机电池。
1.3无线充电的电路方案
1）无线发射端。无线发射端的电源振荡器采用的是门电路多谐振荡，该电路的震荡是通过对电容C充放电作用完成的，R4、R2是补偿电阻，目的是减小电源电憾哉竦雌德实挠跋臁U鸬粗芷诶砺壑导扑悖
震荡周期实际值：保证波形不失真情况下，频率选用范围为500K～2.68MHz。为了满足实际应用情况，故所选的多谐振荡的电路方案如图3所示。
2）无线接收端。无线接收端相当于一个线性稳压电源，控制电路从副线圈获得交流电，利用二极管的单向导电性对交流电源进行半波整流，为了向负载提供一个稳定的直流电源，需要对脉动电源进行滤波稳压，最终得到一个稳定的5V电源电压。
1.4总方案
电源发射端使用了一个多谐振荡器使得直流电源变为高频交流电，高频的交流电通过线圈将电能转换为空间中的磁能，接收端在磁场中接收发送端的能量在线圈中产生交流电，经过对副线圈的交流电进行半波整流，滤波和稳压之后提供稳定的直流电源给充电电池。为了能更好地显示无线充电装置的工作状态，在无线发射端使用STC12C5A60S2采集无线充电装置的状态。单片机通过AD转换发送端的电压，获得当前的工作状态。其总体方案图如下所示：
2硬件电路设计
2.1发射端的振荡器电路
门电路多谐震荡的电路特点：1.产生高低电平的开关器件；2.具有反馈信息网络，将输出的反馈到输入端，使开关器件改变输出状态，保持稳定；3.可以利用RC电路的充放电时间实现对开关的延时，以获得需要的振荡频率。
综上所述，本次项目使用COMS门电路组成的振荡器，其结构图如下所示：
但当电源电压出现不稳定的状态时，就会引起振荡频率随之不稳定，为了改善这一不稳定的状况，通过增加一个补偿电阻Rd减少电源电压纹波对频率的响应，达到系统的问题运行。
由于使用分立元件制作的多谐振荡器，不仅会耗费大量的空间，增加电路的体积，并且整体电路能耗较大，降低了产品的有用功功率，故考虑使用小规模集成电路XKT-510系列芯片。根据XKT-510的特眭所设计的发射电路原理图：
2.3接收端的整流电路
无线接收端接收到的电压波形跟发射端一样，均是一种方波波形，故可直接在线圈上接入电容滤波。无线接收端对副线圈的电压进行半波整流，经过半波整流得到的直流电压，实际是脉动直流电压，它的纹波较大，在实际应用中为了降低纹波，需在电压输出端接入滤波电容。其电路图如下所示：
在交流的正半周时二极管导通，在向负载供电的同时也向电容充电，当交流电的负半周时，二极管截止，电容放点，为负载提供电流。输出电压如图所示：
得到的电源电压并不稳定，会对电池产生物理损坏，影响电池使用寿命，更有甚者会导致电池爆炸而发生事故。故为了得到更加稳定的直流电源，需要在经过半波整流电路输出的电源电压再加上一个线性稳压元器件。其电路图如下所示：
在无线接收端同样采用了一个无稳态自激多谐振荡器，通电源后，电源对电容C33和C44充电，为三极管提供基极电压，由于元器件的参数不可能完全相同，所以必然会有一只三极管首先导通，假设是Q11导通，则LED3被点亮，同时Q00截止，当C44上的电压充至0.7V时，QOO导通，Q11截止，但由于Q00上只有负载电阻，所以表现为LED3间隔一定的周期闪烁一次。闪烁周期可以改变C33和C44，R22，和R33的数值来调节，数值越大，周期越长。
3软件方案设计
在无线发射端使用了STC12系列单片机无线充电装置进行检测，对当前的工作状态做出反映，便于使用者可以看到装置当前处于什么样的状态中。其工作流程是初始化ADC模块，需要将对应的P1口设置为模拟功能输入，开启ADC电源，设置ADC转换时间和需要转换的通道，配置后之后只需开启AD转换的就可以开始采集电压。其工作流程如下图所示：
在主函数中使用了A/D转换中断，每当完成一次A/D转换之后，硬件上就会将ADC-CONTR寄存器的ADC_FLAG置位，同时产生中断，在中断服务函数中，读取A/D转换结果，使得不会丢失每一次的A/D转换结果。气系统流程图如图13所示。
4整机测试
对整个装置进行测试，在无线发送端接入一个5V直流电源，然后使用万用电表在无线接收端的电压输出端测量，测得电源值部分值如表1所示。
通过表1可知，本次设计最终得到的电压值是接近5V。当接人手机进行充电测试时，手机页面显示正在充电中。
无线发送端的单片机部分，单片机的引脚接人线圈两端，当无线接收端靠近发送端的时候，相当于给发送端加了一个负载，导致线圈两端的电压产生微妙的变化，使用单片机的A/D转换器检测电压变化情况，因此可以判断出接收端是否在靠近发送端后进行充电工作。
无线充电基本原理范文第2篇
关键词：无线充电 Qi PMA A4WP
中图分类号：TM910.6 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2013）04-0223-02
过去的这十几年时间，无论在家里还是在办公室，我们都经历了翻天覆地的变化。有一些我们看得到，有一些我们看不到。看得到的是我们都从上网线中解放出来，用上了WIFI；无线键鼠的出现，也让我们的操控设备摆脱了线材的束缚。但除此之外，还有的就是插座和插头的数量正在呈惊人的速度递增。在未来的十年时间里，毋庸置疑，我们将看到无线充电设施将把那些插座和插头取而代之，出现在千家万户的桌面上和墙壁上。最终，无线充电技术将进入高难度技术条件才能实现的环境中，比如风力涡轮机组中，汽车上，以及用在潜入深海探测的机器人身上。
1 无线充电技术应用现状
前不久三星推出的新一代Galaxy系列手机S4，宣布支持Qi无线充电技术，微软大力支持的WP8手机Lumia 920/820也支持Qi标准。尽管无线充电已经不是什么新鲜名词，但能得到行业大腕三星、诺基亚如此支持，足见其趋势已成必然。当然，对于无线充电事业来说，这只是第一步。毫无疑问，无线充电将会是未来移动设备的一个发展方向，也是各大厂商争相研究的热点技术之一。其实在电子产品如此普及的今天，相信我们每个人手头上都有若干个不同种类的充电器和充电线，使用起来非常不便。而无线充电技术正是为解决这个问题而产生的。无线充电技术一方面能让用户摆脱线缆的困扰，另一方面也能解决充电器的通用性问题。
但是，正如我们所看到的，无线充电技术还没有被大规模应用，其原因主要在于目前不同终端对供电的参数要求不同，全球尚未形成一个通用的无线充电标准，因此，无线充电也只能局限于部分手机和部分地区。无论是手机行业的巨头还是一些组织或者团体，都在积极研发相关技术，无线充电不仅仅是不用线，未来是让手机不用刻意充电，只要揣在兜里或者放到桌子上，就能保持电流源源不断的输入。美国知名的IT杂志《连线》预测，到2013年下半年，无线充电技术有望普及。因此从大众接受度以及舆论来看，无线充电技术的发展将有一个不错的环境。
2 无线充电技术三大标准
从基础技术而言，无线充电技术源于无线电力输送技术，无线输电的提出最早要追溯到1889年物理学家尼古拉·特斯拉。无论不同的无线充电技术的差别有多大，它们背后的原理就是我们熟知的电磁感应现象，具体来说就是利用变化的电场产生变化的磁场，再利用变化的磁场产生电场，从而产生电流为设备充电。
我们都知道一根通电导线周围产生的磁场的方向垂直于电流方向，而且通常情况下是非常微弱的，但是如果将导线绕成圆形或者是螺形的话，相同方向的磁场便会叠加，从而形成较强的磁场。其实无线充电的原理就类似于我们生活中常见的变压器，都是利用一个线圈中的电流在另一个线圈中产生电流。但区别于变压器通过铁芯传导磁场的方式，无线充电设备中的感应线圈经过了一些特殊的调整，是以空气为介质传导磁场的，从而产生感应电流。同时，和声音的共振一样，两个线圈感应也需要设置一个共振频率，使接收线圈和输出线圈的频率一致，从而在输出线圈电流很小的情况下，也能在接收线圈中产生足够强的感应电流（图1）。
目前，无线充电技术基本有三种方式，分别是电磁感应、无线电波以及共振作用。在此基础上，无线充电目前有三个比较成熟的联盟标准： Qi标准、PMA标准和A4WP标准。
2.1 Qi无线充电标准
Qi是由无线充电联盟（Wireless Power Consortium，简称WPC）提出的标准，具有便携性和通用型两大特征。WPC是全球首个推动无线充电技术的标准化组织，也是目前世界上最大的无线充电标准组织，其成员包括来自15个不同国家的137个合作伙伴，包括HTC、诺基亚、LG、摩托罗拉、三星等，并已有一百多款搭载Qi技术的设备上市。Qi基于电磁感应原理进行输电，感应耦合电能传输系统的基本结构如图2所示。这个系统由发射器线圈L1和接收器线圈L2组成，两个线圈共同构成一个电磁耦合感应器。发射器线圈所携带的交流电生成磁场，并通过感应使接收器线圈产生电压。
Qi采用了较小的感应线圈，从而能够很容易地在较高频率下传输能量。不过其缺点也很明显，那就是充电的距离比较短，最大仅有几个厘米。所以，采用Qi的无线充电设备都需要将手机等设备放在充电基座上，通常还设有磁性固定装置。而Qi另一个比较大的劣势就是不支持多个设备同时充电。为了改进这些缺点，有人提出在充电输出装置中放置多组小型线圈，以增加充电范围，但耗电量无疑也会随之增加，而且用户依然需要在充电时将手机等设备精确地放置在有感应磁场的区域，以保持和充电基座较强的连接。为了进一步解决耗电量增加的问题，WPC在Qi技术中加入了一种通讯协议。通过这个协议，充电中的设备会“告诉”充电基座需要的电量或是充电已完成，而充电基座可以根据充电设备的需要调节输出功率或者在充电完成后转入节能模式。除此以外，Qi另一个令人诟病的问题是在充电时可能会加热手机等设备内部的导电材料，从而引起发热。
Qi现阶段只能为5W以下的电子产品提供无线充电，比如智能手机、平板电脑、相机等等。供电效率也仅有50.2%，相较常用的直流电源适配器72%的平均效率相差甚远，但在无线充电技术来说已经相当可观。而在远景计划中，WPC计划将Qi充电站植入到家庭、汽车、火车等各个公共场所。
2.2 PMA无线充电标准
PMA标准，全称Power Matters Alliance，由宝洁与无线充电技术公司Powermat合资经营的Duracell Powermat公司发起，致力于为符合IEEE协会标准的手机和电子设备，打造无线供电标准，目前PMA联盟已经有中兴、黑莓、星巴克、AT&T、Goole和金霸王等公司加盟。PMA标准通过两种方式来进行充电，一种是透过内建无线充电芯片，另一种则是采用WiCC无线充电卡（图3），这种卡片非常轻薄，使用方法也非常简单，只需要安装在在移动设备的电池上即可，同时WiCC卡也可以作为NFC（近场通讯）天线使用，看上去它让无线充电技术的未来充满了光明。但是WiCC卡也存在缺陷，充电卡的设计使它不能直接用在像iPhone那样无法拆卸电池的设备上。如果要使用WiCC卡，手机制造商们必须在电池添加一个小的连接头，其中两根导线用于充电、两根用于NFC讯号传送、两根用于数据传输。
目前美国星巴克所使用的无线充电设备即采用PMA的标准，如果未来手机支持这种无线协议，恰巧你走到咖啡厅将手机直接放到桌子上就能充电。显然这种来自商家的支持是非常重要的。不过普及开来还需要时间。
2.3 A4WP无线充电标准
A4WP标准，全称Alliance for Wireless Power，是由高通公司、三星公司以及Powermat公司共同创建，它的目标主要是建立电子产品之间统一的标准，甚至与电动汽车等相匹配的机制。A4WP标准采用的是“电磁谐振技术”，这是与其他标准最大的不同。相比于Qi，A4WP采用了更大的输出线圈，能同时为多台设备充电。同时由于设定了精确的共振频率，即使微弱的感应磁场也能为设备充电，这意味着A4WP的充电范围将会比Qi大得多，理论上来说隔着物体也可以充电，同时也不需要准确地将设备摆放在充电基座上。和Qi一样，A4WP也可以根据充电设备的数量和缺电状况自动调整能量分配方案，以达到节能的目的。从其特点来看，A4WP要比Qi方便不少，用户不再需要像使用Qi无线充电设备时那样将手机小心翼翼地摆放好，而且由于A4WP的充电范围较大，将会支持一些形状复杂的设备，比如相机。但是效率低下是它的最大弊端，短时间内很难克服。
因为目前还没有采用A4WP技术的设备上市，所以在电力消耗上哪个技术更优秀还不得而知。对于家庭用户来说，设备兼容性和效率才是他们最关心的两个因素，从这个角度来说，Qi和PMA略有优势；而对咖啡厅之类公共场合来说，能够为多个设备同时充电的A4WP无线充电器显然更为实用。不过，最有可能决定谁能胜出的因素还是这三种标准的应用率，而在这方面，有着多家合作伙伴和一百多款上市设备的Qi遥遥领先。
3 结语
对于无线充电来说，究竟什么才是亟待解决的问题，我认为第一点，“接收电力”的模块必须足够的迷你化，起码能够在手机上作为内置的系统，安装在智能手机的处理器面板上。其实它应该做的更加的微型化，比锂电池还小。这样就能够让现有的数百万的各种家用电子设备都能够自行无线充电。第二点，就目前来说，人们还不得不去习惯这些无线的充电基站，不管是垫子还是盒子，你都得花费大量的时间和精力才能达到充电的效果。比如充电时间要比一般线材充电的长，比如要找到一个比较合适的位置才能让它充上电等等。所以未来这些基站的性能和易用性必须得到提升。最后，在充电过程中，必须保证绝对的安全。毕竟无线充电依然是与电打交道。不管如何，最终无线充电技术会给我们带来一个没有插头和插板的世界，让我们拭目以待。
参考文献
[1]肖志坚，韩震宇，李绍卓.关于便携式电子设备新型无线充电系统的研究[J].自动化技术与应用，2007.（12）.
无线充电基本原理范文第3篇
Research on Power Transmission Mode and Development Trend of Wireless Delivery
朱先清 ZHU Xian-qing；牛华庆 NIU Hua-qing
（山东电力集团公司临沂供电公司，临沂276003）
（Linyi Power Supply Company，Shandong Electric Power Corporation，Linyi 276003，China）
摘要：对常规电力输送和无线电力输送从传输原理上进行介绍，主要描述了常规电力输送架空线路传输的具体组成结构和无线输电因传输距离不同而使用的传输原理。并从传输的灵活性、安全性和经济性三个方面比较了两种电力传输各自的优缺点，突出了无线电力传输在输电过程中具有良好的发展前景。以无线输电的三种原理，分别阐述了今后主要的发展方向。
Abstract: The conventional power transmission and wireless power delivery in the transmission principle are introduced, this paper mainly describes the specific structure of conventional power transmission especially overhead line transmission and wireless transmission with different transmission distance by using transmission principle. And from the three aspects of transmission that are flexibility, safety and economy，through comparing the advantages and disadvantages with two kinds of power transmission, the wireless power transmission in the transmission process shows good prospects for development. The three principles of the wireless transmission respectivelydescribe the main development directions.
关键词 ：电力输送；架空线路；无线；磁耦合共振
Key words: power transmission；overhead line；wireless；magnetic coupling resonance
中图分类号：F407.61文献标识码：A文章编号：1006-4311（2015）20-0193-03
0引言
电能从被探索、研究，到全面应用，在人类历史上不到300年历史，却已极大地推动了人类社会的进步；现今，人们的日常生活以及社会的正常运转，工厂的生产作业都离不开电能，它与人类息息相关，是最重要的能源之一。而输电，即电能的传输在该过程中是极其重要的环节，是电力整体系统的关键组成部分，它与变电、配电和用电一起构成整个电力系统[1]。通常，人类所能支配的电能由发电厂产生，经由负荷中心调控，分配到下级用电单位；这个过程中，输电将相距几十至数千千米不等的发电厂与负荷中心联系起来，使电能的利用超越地域的限制，更加灵活、方便，相较于其他能源的输送具备效率更高、损耗更低、环境污染程度小等优点。
目前，大规模建设的电网电力传输，因铺设方式与结构形式的不同，可简单划分为架空输电线路输送和地下输送线路输送；架空输电由线路杆塔、导线、绝缘子等构成，架设在地面之上。地下线路主要是使用电缆，铺设在地下或水域下。架空线路以其架设及维修相对方便，成本也较低优势相对于地下线路造价高、铺设难度大、发现故障及检修维护等均不方便的缺点，使得采用架空线路输电是最主要的方式。而地下线路主要用于架空线路架设困难的地区，如城市或其他特殊地区输电。架空线路输电是有线电力传输主要作业方式，大部分电力传输都涉及该种形式，一般远距离输电，需要提高电力电压进行输送，如传输距离超过50km，输送电压要求达到110kV，为高压输电，配套的设备（如变压器等）设备要求高，相应的使用和维修成大，同时输电过程存在的较大危险隐患以及维修困难等缺点；容易受到气象和环境（如大风、雷击等）的影响而引起故障，电网的形成需要占用大量土地，超高压或特高压交流输电还会造成电磁干扰等，在如今科技高度发展，电网覆盖程度不断壮大的今天，以出现诸多不便与困扰。
无线电力传输是近十年来得到极大重视和不断研究、发展的电能传输手段，该项技术早在19世纪中后期就被特斯拉提出，认为可以借用地球本身与大气来进行远距离输电，后来虽然由于资金等原因未能实现[2]，但这一理论研究为无线输电提供了研究的基石。目前，无线电力传输还不是很成熟，在一些领域，尤其是手机、家用电器等用电设备的供电与充电已研发出相应的产品；但是，如常规的电力输送（以架空输电为例），实现远距离的基站与基站的电力传输还停留在实验阶段或因传输效率等问题未能实现大面积使用推广。在今后的不断研究中将突破技术障碍，实现无线输电电网的改革。目前，最远的无线传输是2015年3月12日，日本三菱重工也宣布，科研人员将10千瓦电力转换成微波后输送，其中的部分电能成功点亮了500m外接收装置上的LED灯，说明无线传输在取代和应用是可能的。
1常规电力传输
常规电力传输是现今电力传输的主要实现方式，基于电流在导体中传导，进而传送电能的基本原理来完成整个过程。其中最主要的架空线路传输一般由导线，传导电流的核心部分；避雷针，置于杆塔顶，减少雷击的可能，保证输电线的安全；杆塔，支撑线与避雷针，保证线与线、线与地面之间的距离；绝缘子，使线之间、线与地面之间绝缘；金具，支撑、固定和连续线与绝缘子；杆塔基础，确保杆塔不会因为外力或突发事件（如大风、地陷等）而上拔、下沉或倾倒；拉线，用来平衡导线横向载荷，减少导线之间张力，降低使用成本；接地装置，通过基杆塔的接地线或接地体与大地相连，防止雷击时线路损坏。针对特殊地域（跨河、跨海等）和城市电路输送，常采用地下输送线路输送，可基本消除雷击影响的可能，不占用可使用土地，但铺设和维护成本过高，不适用远距离输送，使用范围窄；除却与杆塔相关的构建，其余组成与架空线基本相同，增大了绝缘性能，防止电流泄露。
2无线电力传输
无线电力传输根据输电距离可分为三类，即短程无线供电、中短程无线输电和远程（超远程）无线电力传输[3-4]。不同的无线输电方式所采用的原理存在差异，但其基本构成基本由五部分组成，分别为电源（发电设备）、整流器、逆变器、线圈（可为变压器或发射电波线圈）、负载（用电设备）组成，具体结构如图1。短程无线供电是基于电磁感应原理运作的，最典型的电磁感应在输电中的应用是变压器使用。变压器由一个磁芯和二个线圈（初级线圈、次级线圈）组成；当初级线圈两端加上一个交变电压时，磁芯中就会产生一个交变磁场，从而在次级线圈上感应一个相同频率的交流电压，电能就从输入电路传输至输出电路，实现短距离或超短距离电能的传输[5]。电磁感应突出的特点是带点端与用电端可为非接触式连接，其电能发射端的线圈（连接电源）与接收端的线圈（用电产品），处于两个分离的装置中，电能通过感应线圈传送，这类似一个线圈间耦合不紧密的变压器。
这种变压器原理适用于供电的防水设计、不能直接接触的供电设计（如人造器官的电池充电）等新型技术的需求。
中短程无线电力传输是基于电磁共振耦合或电磁波射频的原理实现的，当供电与用电设备之间的距离大于感应线圈直径的8倍时，此时穿过电磁感应线圈的磁感应强度大幅削弱，使电能传输的效率降低而严重影响电能的传输。而电磁共振耦合可实现超过该距离的电能传输，具体而言，整个传输系统由两个主要的线圈构成[6]；一个线圈与电源相连向外发射电磁波，为非辐射型磁场，另一个线圈的固有频率设计为磁场频率相同，振荡电流最强，而“接收”电磁波，实现电—磁—电的转化，即一个无线的电能传输。借用电磁共振耦合的原理完成的无线输电距离已完全覆盖了常规工厂或家庭电器设施用电和手机等电子设备充电的需求，使充电和用电变得更加便捷是重要的应用方向。
远程或超远程无线电力传输使用的技术手段是微波和激光[7]。一般认为以无线电磁波的形式进行远距离的电力传输不太合适，因为理论认为，电波波长越长其定向性越差、弥散性越高。而微波波长在300MHz~300GHz是介于无线电波与红外线之间，兼具无线电波传递方向性好与红外线衍射（穿透性）的特点，可用于远距离能量的传输；激光具备定向性、高亮度性和高能量性，在忽略阻碍物的条件下，很适合电能的远距离无线输送，但穿透性差且由于激光的高能量性可能带来安全隐患。因而，目前两种方式以其各自的优点在远程无线电力输送中都作为研究的方向。
3优缺点比较
3.1 灵活性
灵活性即电力输送距离可灵活变化，对于某一需求电路可直接使用或变化输电距离时添减材料和设施可以达到。对于有线电力传输，是通过电流在导体内传递来传输电能的，在不考虑超高电压输送情形下，一定范围内改变输送距离，只需设置对应的架空线即可；即便改变距离超过对应电压可输送的距离，为了降低输送过程中电能的损耗，提高输送线路电压及其安全配到设施、升高线路距地高度就能满足输送要求。具体的各级电压电力线路合理的输送功率和输送距离如表1[8]。
无线电力传输根据传输距离的不同所选择的传输工作原理也有差异，短距离——电磁感应，中距离——电磁共振耦合，长距离——微波或激光[9]；对于不同距离的电力输送和供电需求设计的电力传输装置，其工作原理是预先设计并固定使用的，用途和适用范围（距离）不容易改变，针对性强，但使用灵活性较差。同时，由于无线电力传输原理多，使用面更广，对于有线输电不易或不可能完成的传输作业均可实现，如“免电池”无线鼠标、植入式医学器件充技术、“无尾”电视、外太空能量向地面的输送等均是无线输电广泛应用表现形式[10]。
3.2 安全性
常规电网或家庭、工厂布线都离不开电线与连接元件，防止电线直接裸露在空气中造成触电或线与线之间的短路，通常在电线周围裹上绝缘子等绝缘体。但是用电与输电时刻发生在人们的周围，大量的电线与插座等在绝缘子老化后，很可能造成触电或短路的危险，严重影响使用安全。而无线电力传输的主要三种均是以电——磁（电磁波或磁场）——电的形式传递，让“电流”通过空气或其他介质传播，不会使使用者或处于介质的人员有触电的感觉，且无线电力传输技术不产生辐射，部分已无线电力传输研发的产品其安全性已经通过FCC、IEEE和CCC等标准认证，不会产生危险，避免了带电插拔、电源线短路等等可能的安全隐患。如2008年8月英特尔信息峰会上演示了采用电磁共振耦合的原理隔空1m为60W等泡供电，虽然效率只有75%，但基本满足日常灯泡供电的距离需求，不会因为布置电线而存在任何隐藏的危险。在确保安全性的前提下，中短程无线供电方式将可以彻底解决家庭、工厂布线凌乱、电器位置固定、插座破坏建筑布置美观等等问题，具备可靠地安全保障[11]。
3.3 经济性
短程电磁感应中的磁场，中程或远程的电磁波（微波和激光可视为电磁波）传播过程中不需要介质，甚至在真空中的速度接近光速。电力传输只需铺设发射端和接收端，两端主要部件均由调理电路和线圈组成，检查两端是否能正常工作即可维护整个输电线路，成本较低。而常规的有线电力传输过程需要借助介质，一般为金属介质，虽然在传播速度同样接近光速，但传播距离和传播效率受介质影响。电网中使用较多的为架空线路，其使用的介质导线材质常使用的有三种材料——铜、钢和铝。以传递过程中的电压、传输距离及最大负载作为使用材质选择条件，使用最多的铜芯铝绞线，电压越高，导线截面越大。传输线路的铺设成本随距离的增加而增加，随电压的增加而增加。以铜芯铝绞线为例，由于传输距离的改变，承载功率由10kW增长到35kW，线截面积对应的由1mm2增加到6mm2。不仅如此，对于架空线路而言，配套的配电、杆塔和其他安全设施也极大提高了成本。电压提高时，相应的设备，尤其是与安全与传递效率相关的设备，成本呈几何线增涨。架空线大部分铺设在野外，而且高压输电杆塔较高，对于维护和修理的难度很大、成本较高。
4无线输电的发展前景与方向
无线输电作为一种新型的技术还不太成熟，在传输效率与功率上还需进一步的高[12]。以磁感应原理的无线电力传输由于距离的限制，目前只应用于供电、用电部分距离很近的情形，如变压器和芯片信息识别等。中程的“磁耦合共振”是最可能替代目前架空线路的无线传输技术，其传输的距离和效率与两端线圈大小直接相关，实现两端线圈完美共振，并研发能提高传输距离与传输功率的线圈结构，将会对无线电力传输有着极大地推广作用；其次，工厂用电机械、家用电器、手机等用电设备的充电与电源之间的距离在“磁耦合共振”输电的距离之内，借用“磁耦合共振”代替传输导线、简化传输结构、提高使用安全为当前及今后无线输电的主要研究路线。随着科技的发展，对能源的需求与日俱增，地球能源有限，从太空获取额外的能源并输送到地面是将来发展的必然趋势，而远程的无线输电成了必要的基础，对微波与激光输电效率以及输电环境适应性成为今后的研究方向。
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无线充电基本原理范文第4篇
生产实习属于专业教育必修课程，是本科学生培养过程中十分重要的实践性教学环节。学生通过实习，特别是通过与生产实际的接触，使学生能够将课堂所学的理论知识与生产实际结合起来，加深对所学的理论知识的理解，对电子产品生产流程有一定认识。通过学生与生产工人的直接接触和对企业文化的接触，使学生了解基层社会工人的生活，了解严明的工厂纪律和严格的企业管理在企业发展中的作用，了解现代企业管理，使学生进一步增强对文化科学知识学习重要性的认识，为学生能在毕业后顺利进入社会打下良好基础。
2．实习单位简介
通信设备有限责任公司位于省成都市高新区九兴大道麦科大厦，公司成立于1996年，通讯现有员工一千多名，80％以上具有大专及以上学历，公司拥有一支熟悉通信网络，熟悉各种基站设备、传输设备、室内外网络优化覆盖设备、动力设备、监控系统、wlan设备等通信设备的专家队伍.主要负责中国移动公司分公司在成都及周边地区的传输机站维护，数据传输，网络架设.公司主经产品电子器材、通讯设备、移动传输、rf模块。是国内外多家大型电信设备提供商的认证合作伙伴。
为了给客户提供快捷、优质的服务，公司在北京、、云南、贵州、河南、青海等省市设立了6个省级分公司，在21个地市设有市级分公司或办事处，在93个区县设有办事处，服务网络覆盖到乡镇。
在网络优化覆盖产品方面，通讯是最早提供移动通信室内外网络优化覆盖产品的企业之一，公司自主研发、生产的直放站和干放等系列产品广泛应用于北京、、云南、贵州、河南、青海、江苏、陕西、等多个省市，为上千栋高层或大型公共建筑、住宅小区的移动通信提供信号覆盖服务，为多条高速公路、隧道和旅游景区提供无缝覆盖服务。
3．实习过程与内容
这次实习生活主要包括两个部分，一个是基本理论讲座，给我们讲解公司的运作、纪律以及我们的工作任务和工作的特点；另一个是实际工作，跟工程队跑现场，学习和尝试做一些简单的工作。
月31号，这是我们实习的第一天，带我们的扬师傅首先为我们介绍了一些通讯公司的基本情况，让我们对公司有了基本的了解。然后讲解了移动通信的一些知识，主要包括：
td-结构方式，主要对td-sedma系统进行了详细的阐述。td-scdma系统是我国提出的第三代移动通信标准。该系统采用wcdma系统的框架体系，我国采用这种通信标准，有其重要原因。首先，td-scdma使用了智能天线，联合检测和同步cdma等先进技术，因此在系统容量、频谱利用率和抗干扰能力方面具有突出的优势。
蜂窝网络组成部分主要针对数字蜂窝网展开讨论。gsm蜂窝系统的组成可分为移动台、基站子系统和网络子系统。基站子系统(bs)由基站收发台(bts)和基站控制器(bsc)组成；网络子系统由移动交换中心(msc)、操作维护中心(omc)、原籍位置寄存器(hlr)等组成。
3g技术，关于第三代移动通信系统的标准，开始主要由国际电信联盟(itu)为主导的，地址技术采用cdma技术。典型代表有utrafdd和cdma。
其后师傅给我们讲了这次工作的安排。我们几个人被分给几个带队人带，主要工作是基站实地维护。因为我们是新来了，好多东西不懂，所以主要是学习他们的维护的方法技巧，做些我们力所能及的事情。
通过这段时间的实习和书本以及网上学习到的资料，我也总结出了一些这次实习的一些收获。首先就是我认为移动基站维护中的一些关键点。
(1)作为一个维护人员，时间观念的强弱体现一个人的基本素质，时间即是金钱，是客户的要求，是人生的准则；
(2)对出现故障的前作好充分的准备，上站前一定要尽可能想到所需工具，以便节约时间，如果等到故障都已经出现了才开始准备，那是一种对工作不认真负责的根本体现；
(3)判断故障的准确性，以便能在最短的时间恢复正常，邓爷爷说得好，黄猫黑猫抓到耗子就是好猫，只要能在最短时间内保证通信，就是好样的；
(4)对于移动通信基本原理的理解及学习，并不断总结经验，从经验中得到启发，作好工作总结，养成做事作记录的习惯，这样减少出现差错的机率；
(5)对相关通信设备能够有一定程度的理解，以及各厂家特性能非常熟练的撑握，同样是为了减少故障发生的时间，故障时间才是评价一个好维护员的标准。
然后便是基站出现故障的维护。移动通信系统中的基站主要负责与无线有关的各种功能，为ms（移动台）提供接入系统的um接口，直接和ms通过无线相连接，系统中基站发生故障对整个移动网的影响是很大的。
引起基站故障的原因很多，但大多可归为以下四类：因传输问题引起的故障移动通信虽属于无线通信，但其实际为无线与有线的结合体。日常维护中经常有基站所有或部分载频不稳定，时而退服时而工作的现象，bsc侧对cf测试结果为btscommunicationnotpossible或cfloadfailed。此类故障大都为传输不稳定有误码，滑码而引起的。当传输误码积累到一定时，bsc无法对基站进行控制，数据装载，此时可在本地模式下通过omt对idb数据从新装载，复位后可恢复正常；
因基站软件问题引起的故障基站系统中的软件是指挥和管理基站各部件有序，正常工作的。若基站idb数据与基站情况不匹配，则基站一定无法正常工作。如在对北码头基站进行传输压缩(两条压缩为一条)后发现a，b小区工作正常而c小区工作不正常，说明bsc无法与c小区进行通信，于是怀疑与之想邻的b小区的软件设置有误，经查看发现b小区的传输方式被误设为standalone（单独方式），一条传输时abc各扇区的传输方式应分别设为cascade，cascade，standalone，将b的传输方式改为cascade后基站恢复正常；
因基站硬件引起的故障此类故障较常见，现象也较明显，一般有故障的硬件其红色foult灯会点亮，但有时不能被表面假象所迷惑；
因各种干扰引起的故障移动通信系统中的干扰也会影响基站的正常工作，有同频干扰，邻频干扰，互调干扰等。现在陆地蜂窝移动通信系统采用同频复用技术来提高频率利用率，增加系统容量，但同时也引入了各种干扰。日常维护中新建站以及扩容站新加载频的频点选取不合理基站将无法正常工作，对此类故障应与网优配合，综合考虑各种因素，选取合理频点，消除以上干扰。
现在说说基站电源的维护。基站电源系统为移动主体设备及传输设备的配套支撑系统之一，涉及动力机械学、化学、电子、通信与自动控制技术、计算机应用等多种专业学科知识。其维护工作的目的为保证通信设备获得持续、稳定、可靠的能源，为通信设备提供正常运行的环境，保证系统的安全。对此，维护人员需要具备一定的专业技能。
电源设备种类较多，受外界因素影响较大，如果维护不得力，设备总体的故障率就会很高，动力环境监控系统失去效用，运行成本开支大，基站不安全因素较大。为降低运营成本，防止蓄电池组早期报废，现就基站市环境及对电源维护的重点进行分析，并提出解决方案。
（1）基站市电环境因素在整个通信行业中，移动通信基站所处的环境较为复杂，市电引入的建设因受基站环境条件限制，建设配置要求有所不同，维护要求有所差异，如许多基站建于高楼或高山上。客观上讲，基站的市电环境大多没有交换局要求高，但对电池的质量要求较高，这给蓄电池组的配置、维护和管理增加了许多困难，如果维护不当，将会造成电池组的早期失效。
（2）蓄电池维护。蓄电池维护是整个电源维护工作中的重点，一切电源维护都围绕此项工作展开。一般说来，阀控式铅酸电池维护的关键在于控制环境的温度及电池的充放电，因此控制好电池的充放电是蓄电池维护的重要环节。电池的充电分为浮充充电和均衡充电。所谓浮充，是指在市电正常时，蓄电池与开关电源并联运行，开关电源输出电压符合蓄电池厂商规定的要求，一般为2.23v/只，用于满足电池的自放电、氧循环的需要。从定义可知，浮充电压只能满足电池的自放电、氧循环的需要，不能作为电池放电后的补充充电。蓄电池的补充充电是通过开关电源的均衡充电来完成的。均充时，充电电压提高到2.35-2.40v只，以≤0.10c10a的电流对电池充电，其充电过程的控制是通过对开关电源的设置，由开关电源智能控制实现。在日常维护中，可通过动力环境监控系统，定期对其进行检查，以防范整流设备参数的改变，避免造成电池受损。
最后根据实习体验及参考各方资料，说说现在比较热的3g网络，也是以后关系我们生活密切的网络。对于我国未来的3g网络建设，必须根据我国通信的历史状况，进行综合考虑，合理高效建设3g全国网，3g网络的建设，我们必须理智地考虑以下几个方面。
(1)基站承载业务多样化。随着移动数据业务的快速发展，基站承载的业务类型不断增加，不同业务的qos要求不同，覆盖半径不同，业务特性不同，使得业务规划、容量规划相对复杂和困难。如何平衡语音和数据网络资源，有效配置无线资源，是需要重点解决的问题。以前的无线网络规划和设计重语音、轻数据。数据业务需求与语音业务相比具有突发性强的特点，需求很难把握，需要根据已有用户的消费特点结合企业发展策略确定用户需求。以后需要根据现网数据以及用户数据业务行为特性的分析研究数据业务无线资源配置的原则、方法。
(2)无线配套的标准化。在移动通信网基站中，除无线主设备外的其它配套设备（电源设备、传输设备、空调设备、天馈线设备、监控设备等）和主设备一样同时为无线网络的正常可靠运行和使用起着至关重要的作用。配套投资在无线网投资中的比例呈上升趋势。需要解决如何针对不同站型、不同场景、不同区域、不同等级基站的配套设备提出优化的、标准化的配置方案。控制基站建设成本，加快基站的建设速度。在主设备投资日趋下降的情况下，降低配套和运营成本成为降低总成本的新出路。
(3)多厂家混合组网。现在的无线网络组网中，存在多厂家混合组网的情况。在已有运营商引入3g时，也会存在不同厂家的2g/3g设备之间的混合组网与互操作。需要解决多厂家混合组网情况下的统一的维护管理，监控问题。同时需要重视混合组网的安全策略与网络优化。
(4)站址选择。在多运营商的情况下，天面作为一种资源显得更加稀缺。在3g站址的选择过程中，主要是要特别考虑到诸如电源、传输（高速数据业务尤为突出）、机房空间以及原有2g站址的合理性等因素。由于机房屋顶情况比较复杂，民用建筑设计承重大多不能直接满足3g机房条件，必须灵活进行基站建设。当空间、承重等条件满足的前提下，充分利用2g机房。
4．实际体会及收获
这次生产实习不同于我们平时的实验，也正是因为这样，对这次生产实习非常重视，它是我向社会的一次阅兵，我也都做了充分的准备。在这期间，我学会了很多需要自己动手的知识，这是在没有老师的指导下的知识，也掌握了一些查东西的捷径，比如看书，上网查资料等。我每去一个地方都会有很多收获，我觉得生产实习让我开始认真了起来，受益匪浅，对我以后参加工作有很大的帮助。
无线充电基本原理范文第5篇
【关键词】微功率无线；中继；抄表
引言
由于移动公网的网络覆盖广，数据传输稳定可靠，电力生产企业在居民用电信息采集领域广泛采用GPRS通道作为集中器的上行通道。但是居民用电信息采集具有很明确的特殊要求，即业务必须面对各种不同的恶劣环境，包括复杂的城市甚至是地下以及偏远山区、农村等等。在特殊的环境下，GPRS信号往往比较弱甚至是没有，无法承载基本的业务需求。
通常应对这类问题的方法是延长馈线或者使用高增益天线，但是延长馈线会导致信号衰减，同时也增加施工复杂度；而使用高增益天线则会显著的增加工程的成本，同时该类天线的施工要求也更高一些。
本文提出一种以微功率无线产品为基础解决复杂或偏远环境中GPRS信号覆盖不充分问题的系统方案。
1 系统应用框架
本方案在原有居民用户用电信息采集系统的基础上，增加了一条远程中继链路，从而解决GPRS信号覆盖不足的问题。系统框架如下图所示：
图1 系统应用框架图
整个系统的信息传输由3部分网络组成，包括微功率无线本地网络、GPRS无线公网和微功率无线远程中继网络，前两者都是原本系统具备的，后者是本方案中的创新应用。微功率无线远程中继网络的基本功能就是以无线的方式将原有的GPRS链路进行延长，从而解决无线公网信号覆盖不足的问题。
2 远程中继网络工作原理
微功率无线远程中继网络包括模块、中继设备以及集中设备3个组成部分，其中模块直接替换原有集中器中的GPRS模块，中继设备则以独立的方式提供无线信号中继，集中设备则完成微功率无线信号与GPRS信号的转换。
在原有的系统中，集中器侧用户用电信息在本地采集之后经由GPRS模块向主站发送，而在本方案中由微功率无线远程中继网络模块替代GPRS模块，但是与集中器之间的接口仍然保持不变，以保证无缝对接。
微功率无线远程中继网络模块具备GPRS信号转换及无线信号收发功能，同时作为远程中继网络中的1个节点也可以为其它节点提供无线信号中继；中继设备只具备纯粹的无线信号中继功能，当通信环境比较恶劣且没有其它集中器可提供中继的情况下需要在现场选点安装；微功率无线远程集中设备是整个无线远程中继网络的信号落地点，同时提供无线信号与GPRS信号之间的转换。
3 中继网络特性
无线自组网是一种多跳频率的临时性自治系统且无基础设施的移动网络，它由一簇带有无线射频收发装置的移动终端节点组成，是一个多跳的临时性无中心网络，可以在任何时刻、任何地点快速组建的一个通信网络。网络中每个终端可以自由移动且地位平等。其中无线网络是具有自组织和自愈功能的一种无线网络结构，这一网络中大多数节点基本静止不动，不以电池作为电源，拓扑变化较小，是适合在居民小区内允许多个网络共存、自动区分不同网络、拓扑动态结构可变和动态路由的一种无线抄表自组织网络。
整个微功率无线远程中继网络基于TS-CHDA（Time Slotted， Channel Hopping -wireless Digital Access）时分同步跳频无线数据传输技术进行实现，在自组织的网状网络结构基础上链路路由算法优化强化了网络在链状传输下的效率，同时结合了时分同步与通道跳频多址通信技术，具有较高的频率利用效率和网络健壮性。
本系统在实际应用中，需要额外考虑微功率无线本地网络和微功率无线远程中继网络之间的互相干扰问题。在这一点上，微功率无线系列产品可通过通道跳频通信技术，巧妙地利用不同的跳频序列及信道/网络识别技术，使之具备了很强的避免网内、外射频干扰的能力。
当一个父节点传输信号受到射频干扰后，另一个父节点就会选择以另一个信道的频率与子节点通信。通过这种自适应的机制，就能够保证微功率无线本地网络和微功率无线远程中继网络能够同时实现高效的通信传输。
4 结语
本文提出了一种以微功率无线产品为基础的GPRS信号延伸方案，即微功率无线远程中继网络。该网络包括替换集中器GPRS模块的微功率模块、中继设备与集中设备，共同构成一个GPRS信号透传的传输网络。该网络可以与微功率无线本地网络同时独立运行且不互相干扰。方案具有安装、运维方便灵活，环境适用性强，网络覆盖稳定、方式灵活等特点，对于偏远山区、农村或者复杂环境下无线公网信号覆盖不到区域的居民用户用电信息采集系统建设具有很好的补充作用。
参考文献：
