设计频率及系统参数

选择设计频率为30 MHz。这是一种用于紧凑型WPT系统设计的流行频率。还指定了宽带分析的频率，以及在域附近的空间点。

fc = 30 e6;fcmin = 28 e6;fcmax = 31 e6;fband1 = 27 e6:1e6: fcmin;fband2 = fcmin: 0.25 e6: fcmax;fband3 = fcmax: 1 e6:32e6;Freq = unique([fband1 fband2 fband3]);pt = linspace (-0.3, 0.3, 61);[X, Y, Z] = meshgrid (pt, 0, pt);field_p = [X (:); Y (:), Z(:)”);

螺旋谐振器

螺旋是具有紧凑型尺寸和高度限制磁场的谐振耦合型无线电力传输系统中的非常流行的几何形状。在此示例中，我们将使用这种螺旋作为基本要素。

创建螺旋几何

螺旋是由它的内外半径和匝数来定义的。

Rin = 0.05;溃败= 0.15;N = 6.25;spiralobj = spiralArchimedean ('numarms'，1，“转”，n，......“InnerRadius”Rin,“OuterRadius”，溃败，'倾斜'90，'tiltaxis'那“Y”）;

共振频率和模式

找到设计的螺旋几何的共振频率非常重要。找到谐振频率的好方法是研究螺旋谐振器的阻抗。由于螺旋是磁谐振器，因此在计算的阻抗结果中预期并观察到洛伦兹形电抗。

图;阻抗(spiralobj、频率);

由于螺旋是磁谐振器，因此该共振的显性场分量是磁场。当绘制近场时，观察到强烈局部磁场。

图;field_p EHfields (spiralobj fc,'查看菲尔德'那“H”那'scalefields'[0 5]);

为螺旋动力传输系统创造螺旋

完整的无线功率传输系统由发射机(Tx)和接收机(Rx)两部分组成。为发射机和接收机选择相同的谐振器，以最大限度地提高传输效率。在这里，无线功率传输系统被建模为线性阵列。

wptsys = linearArray ('元素', (spiralobj spiralobj]);wptsys.ElementSpacing =溃败* 2;图;显示(wptsys);

转移距离的系统效率变化

评估系统效率的一种方法是通过研究S21参数。如[［1］[系统效率随工作频率和发射器和接收器谐振器之间的耦合强度而快速变化。当系统以谐振频率运行时，发生峰值效率，并且两个谐振器强耦合。

Sparam = Sparameters（WPTSYS，FREQ）;图;RFPLOT（SPARAM，2,1，'ABS'）;

关键耦合点

两个谐振器之间的距离越小，两个螺旋之间的耦合越强。这一趋势与 $$1/{\mathrm{D.}}^{3.}$$．因此，系统效率随着传输距离的缩短而增加，直到达到临界耦合状态[1]。当两个螺旋过耦合，超过临界耦合阈值时，系统效率保持在峰值，如图[1]图3所示。在系统建模过程中，我们观察到了这种临界耦合点和过耦合效应。对系统s-参数作为传递距离的函数进行参数研究。通过改变ElementSpacing可以改变传输距离。它的大小从螺旋尺寸的一半到螺旋尺寸的1.5倍，即螺旋外径的两倍。频率范围从25mhz扩展到36mhz。

FREQ =（25：0.1：36）* 1E6;DIST =溃败* 2 *（0.5：0.1：1.5）;负载（'wptdata.mat'）;s21_dist = zeros（长度（dist），长度（freq））;对于i = 1:长度(经销)s21_dist(我:)= rfparam (sparam_dist(我),2,1);结束图;(X, Y) = meshgrid(频率/ 1 e6, dist);冲浪(X, Y, abs (s21_dist),'Edgecolor'那'无'）;查看（150,20）;阴影（GCA，的插值函数）;轴紧;Xlabel（“频率(MHz)”）;ylabel（“距离[m]”）;Zlabel（'s_ {21}幅度'）;

两个螺旋谐振器之间的耦合模式

两个螺旋谐振器之间的主要能量交换机制是通过磁场。在共振频率处，两个螺旋之间存在强磁场。

wptsys.ElementSpacing =溃败* 2;图;ehfields（WPTSYS，FC，Field_P，'查看菲尔德'那“H”那'scalefields'[0 5]);视图(0,0);

结论

无线电力传输系统获得的结果与[［1］］.