Infocommunications and Radio Technologies Infocommunications and Radio Technologies ИНФОКОММУНИКАЦИОННЫЕ И РАДИОЭЛЕКТРОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ 2587-9936 52878 Радиотехника и связь (05.12.00) RADIO ENGINEERING AND TELECOMMUNICATIONS (05.12.00) Радиотехника и связь (05.12.00) System of wireless energy transfer Система беспроводной передачи энергии Широков Игорь Борисович Shirokov Igor B shirokov@ieee.org Широкова Елена Игоревна Shirokova Elena I. shirokova@ieee.org Азаров Андрей Андреевич Azarov Andrey A azarov@ieee.org Севастопольский государственный университет ru Sevastopol State University ru Севастопольский государственный университет Севастополь Россия Sevastopol State University Sevastopol Russian Federation Севастопольский государственный университет ru Sevastopol State University ru 25 09 2019 25 09 2019 2 3 380 389 20 09 2019 https://rusjbpc.ru/en/nauka/article/52878/view

В статье описана система беспроводной передачи энергии. Система состоит из двух микрополосковых структур, каждая из которых не излучает микроволновую энергию в своих отдельных локализациях. При приближении этих структур лицом к лицу они образуют направленный микроволновый ответвитель, который обладает хорошими характеристиками при передаче энергии от одной структуры к другой. Результаты системного моделирования представлены в работе. Моделирование системы проводилось в среде проектирования AWR. Результаты моделирования показали, что потери энергии не превышают 1 дБ на расстоянии между частями системы 10 мм. Были осуществлены моделирования работы системы передачи энергии для различных расстояниях между полосками системы при различных частотах и для различных смещениях микрополосковых структур друг относительно друга. Моделирование показало, что система обладает приемлемыми характеристиками для организации беспроводной передачи энергии. Система может передавать энергию свыше сотен ватт и может использоваться на практике в широком спектре приложений. Наиболее полезным приложением является зарядка батареи автономных устройств, таких как электромобили, беспилотные летательные аппараты и т. д.

The article describes a wireless power transmission system. The system consists of two microstrip structures. They have good performance in transferring energy from one structure to another. The results of system modeling are presented in the paper. System modeling was carried out in the AWR design environment. It is shown the energy loss does not exceed 1 dB at a distance between the parts of the system in 10 mm. Simulations of the operation of the energy transmission system were carried out for different distances between the strips of the system at different frequencies and for different displacements of the microstrip structures relative to each other. Modeling showed that the system has acceptable characteristics for organizing wireless energy transfer. The system can transfer energy for hundreds of watts and use it in practice in a wide range of applications. The most useful application is the battery charging of autonomous devices, such as electric cars, unmanned aerial vehicles, etc.

 беспроводная передача энергии электромагнитное поле микрополосковая линия передачи симметричная полосковая линия передачи переходное затухание потери wireless power transfer electromagnetic field microstrip transmission line symmetrical strip transmission line transient attenuation losses

Tesla N. Experiments with Alternating Currents of Very High Frequency and Their Application to Methods of Artificial Illumination // AIEE, Columbia College, N.Y., May 20, 1891. Tesla N. Experiments with Alternating Currents of Very High Frequency and Their Application to Methods of Artificial Illumination // AIEE, Columbia College, N.Y., May 20, 1891. Tesla N., U.S. patent 1,119,732 (1914). Tesla N., U.S. patent 1,119,732 (1914). Беспроводная передача электроэнергии: трудная история становления (Электронный ресурс) http://electrik.info/main/fakty/673-besprovodnaya-peredacha-elektroenergii-trudnaya-istoriya-stanovleniya.html Besprovodnaya peredacha elektroenergii: trudnaya istoriya stanovleniya (Elektronnyy resurs) http://electrik.info/main/fakty/673-besprovodnaya-peredacha-elektroenergii-trudnaya-istoriya-stanovleniya.html Brown W. C. The History of Power Transmission by Radio Waves // Microwave Theory and Techniques, IEEE Transactions on September, 1984, v. 32 (9), pp. 1230-1242. Brown W. C. The History of Power Transmission by Radio Waves // Microwave Theory and Techniques, IEEE Transactions on September, 1984, v. 32 (9), pp. 1230-1242. Pozar D. M. Microwave Engineering // Wiley, New Jersey, 2005. Pozar D. M. Microwave Engineering // Wiley, New Jersey, 2005. Jackson J. D. Classical Electrodynamics // Wiley, New York, 1999. Jackson J. D. Classical Electrodynamics // Wiley, New York, 1999. Scheible G., Smailus B., Klaus M., Garrels K., Heinemann L. System for wirelessly supplying a large number of actuators of a machine with electrical power // US patent number 6,597,076, issued in July 2003. Scheible G., Smailus B., Klaus M., Garrels K., Heinemann L. System for wirelessly supplying a large number of actuators of a machine with electrical power // US patent number 6,597,076, issued in July 2003. Ka-Lai L., Hay J. W., Beart P. G. W. Contact-less power transfer // US patent number 7,042,196, issued in May 2006. Ka-Lai L., Hay J. W., Beart P. G. W. Contact-less power transfer // US patent number 7,042,196, issued in May 2006. Global Qi Standard Powers Up Wireless Charging (Электронный ресурс). https://www.prnewswire.com/news-releases/global-qi-standard-powers-up-wireless-charging-102043348.html Global Qi Standard Powers Up Wireless Charging (Elektronnyy resurs). https://www.prnewswire.com/news-releases/global-qi-standard-powers-up-wireless-charging-102043348.html Guidelines for Automotive Aftermarket Qi // Chargers The Wireless Power Consortium 2012 2012/10/01 Guidelines for Automotive Aftermarket Qi // Chargers The Wireless Power Consortium 2012 2012/10/01 Kurs A., Karalis A., Moffatt R., Joannopoulos J. D., Fisher P, Soljačić M. Wireless Power Transfer via Strongly Coupled Magnetic Resonances // Science, 06 Jul 2007, Vol. 317, Issue 5834, P. 83-86 DOI: 10.1126/science.1143254 Kurs A., Karalis A., Moffatt R., Joannopoulos J. D., Fisher P, Soljačić M. Wireless Power Transfer via Strongly Coupled Magnetic Resonances // Science, 06 Jul 2007, Vol. 317, Issue 5834, P. 83-86 DOI: 10.1126/science.1143254 Karalis A., Joannopoulos J. D., Soljačić M. Efficient wireless non-radiative mid-range energy transfer // Annals of Physics 323 (2008) P. 34-48. Karalis A., Joannopoulos J. D., Soljačić M. Efficient wireless non-radiative mid-range energy transfer // Annals of Physics 323 (2008) P. 34-48. Goodbye wires! MIT team experimentally demonstrates wireless power transfer, potentially useful for powering laptops, cell phones without cords (Электронный ресурс). http://news.mit.edu/2007/wireless-0607 Goodbye wires! MIT team experimentally demonstrates wireless power transfer, potentially useful for powering laptops, cell phones without cords (Elektronnyy resurs). http://news.mit.edu/2007/wireless-0607 IEEE Std C95.1-2005 IEEE Standard for Safety Levels with Respect to Human Exposure to Radio Frequency, Electromagnetic Fields, 3 kHz to 300 GHz (IEEE, Piscataway, NJ, 2006). IEEE Std C95.1-2005 IEEE Standard for Safety Levels with Respect to Human Exposure to Radio Frequency, Electromagnetic Fields, 3 kHz to 300 GHz (IEEE, Piscataway, NJ, 2006). Pchelnikov Yu.N. Features of slow waves and potential for their nontraditional application // Journal of Communications Technology and Electronics, 2003, vol. 48, No 4, pp. 494-507. Pchelnikov Yu.N. Features of slow waves and potential for their nontraditional application // Journal of Communications Technology and Electronics, 2003, vol. 48, No 4, pp. 494-507. Pchelnikov Yu. N., Yelizarov A. A., Pchelnikov A. G. Wireless charging mechanism for outdoor appliance // IEEE Proc. 23rd International Crimean Conference “Microwave & Telecommunication Technology”, Sevastopol, Crimea, Ukraine, 9-13 September 2013, pp. 1058-1059. Pchelnikov Yu. N., Yelizarov A. A., Pchelnikov A. G. Wireless charging mechanism for outdoor appliance // IEEE Proc. 23rd International Crimean Conference “Microwave & Telecommunication Technology”, Sevastopol, Crimea, Ukraine, 9-13 September 2013, pp. 1058-1059. Широков И. Б. Способ беспроводной передачи электрической энергии высокой частоты // Патент № 2704602, Россия. МПК H02J 50/20, H02J 50/90, H01Q 7/08. Опубл. 30.10.2019, Бюл. № 31. Shirokov I. B. Sposob besprovodnoy peredachi elektricheskoy energii vysokoy chastoty // Patent № 2704602, Rossiya. MPK H02J 50/20, H02J 50/90, H01Q 7/08. Opubl. 30.10.2019, Byul. № 31.