电磁场与电磁波结课论文---无线电在实际中的应用

电磁场与电磁波结课论文

----无线电在实际中的应用

一、概述

无线电波是电磁波的一种,是指在自由空间（包括空气和真空）传播的射频频段的电磁波（波长大于1mm，频率小于300GHz的电磁波）。无线电技术是通过无线电波传播声音或其他信号的技术。无线电技术的原理在于，导体中电流强弱的改变会产生无线电波。利用这一现象，通过调制可将信息加载于无线电波之上。当电波通过空间传播到达收信端，电波引起的电磁波变化又会在导体中产生电流。通过解调将信息从电流变化中提取出来，就达到了信息传递的目的。

利用无线电的手段，将由电厂制造出来的电力转换成为无线电波发送出去，在通过特定的接收装置将无线电波收集起来并转换为电力，供人们使用，这就是无线电力传输。

二、应用

无线电的最早应用于航海中，使用摩尔斯电报在船与陆地间传递信息。现在，无线电有着多种应用形式，包括无线数据网，各种移动通信以及无线电广播等。而利用共振实现的无线电力传输的这些应用能让我们眼前一亮。

共振是一种非常高效的传输能量方式。两个振动频率相同的物体之间可以高效传输能量，而对不同振动频率的物体几乎没有影响。将发送端和接收端的线圈调校成了一个磁共振系统，当发送端产生的振

荡磁场频率和接收端的固有频率相同时，接收端就产生共振，从而实现了能量的传输。根据共振的特性，能量传输都是在这样一个共振系统内部进行，对这个共振系统之外的物体不会产生什么影响。最妙的就是这一点了。当发射端通电时，它并不会向外发射电磁波，而只是在周围形成一个非辐射的磁场。这个磁场用来和接收端联络，激发接收端的共振，从而以很小的消耗为代价来传输能量。

对于在空间实现无线电力传输或供电的形式，总起来看大致有三类：第一类是通过电磁感应“磁耦合”进行短程传输；第二类是将电能第三类是将电能以微波或激光形式远程传输——发射到远端的接收天线，然后通过整流、调制等处理后使用。以电磁波“射频”或非辐射性谐振“磁耦合”等形式中程传输。

查阅资料可知，2007年3月“Business 2.0”等媒体报道，美国宾夕法尼亚州的Powercast公司开发无线充电技术，可为各种耗电量相对较低的电子产品充电或供电，诸如手机、MP3、随身听、温度传感器、助听器、汽车零部件，甚至体内植入式医疗装置等。

此外，在2010年的拉斯韦加斯国际消费电子展上，“无尾”电器刷新了人们对电源线的传统概念。海尔展出的一台“无尾”电视，不仅没有电视线，也没有电源线。据称这是世界上第一台无线供电的电视机。与此同时，戴尔也展示了能无线充电的笔记本电脑。而能为手机无线充电的“充电垫子”，则在2009年已批量投入市场,备受青睐。

“无尾”电视和无线充电垫都使用了磁耦合共振技术。男高音歌唱家唱歌时能使物体微微震动，这是因为两个振动频率相同的物体之间

可以高效传输能量。物理学家尼古拉·特斯拉早在19世纪末就提出，借助电磁共振原理可以实现电力在地球上的无线传输，就像无线广播一样。当时他的试验因种种原因没有进行下去。

这一技术的工作原理，就是将发送端和接收端的线圈调校成一个磁共振系统，当发送端产生的振荡磁场频率和接收端的固有频率相同时，接收端就产生共振，从而实现了能量的传输。实际中已有对这种原理的应用，海尔的“无尾”电视就是建立在此科学原理的基础上。磁耦合共振供电能为使用者带来很大方便，也没有危害人体健康之虞。目前的局限性是电磁发射端和接收端的距离不能太远（只有几米范围），否则能量会快速衰减。

资料显示，无线供电还有更广阔的应用前景。加拿大科学家在上世纪80年代就造了一架无人充电飞机，这架飞机能在2.1万米高空、2000米的直径内连续飞行好几个月。它的能量来源就是地面的微波站。据报道，2002年美国宇航局也展示了用激光束来传输能量的无人驾驶飞机。总部位于旧金山的太平洋天然气和电气公司去年和一家名为SolarEn的公司签约，从2016年起购买对方从太空传回的太阳能电力。届时SolarEn公司将建成世界首座太空太阳能电站。有科学家预测，到2025年，美国有可能在太空建造100座太阳能电站，满足美国全国30%的电力需求。

可以预见，随着科学技术的发展，未来无线电力传输将获得越来越广泛的应用。电源插座、电线等或许有一天将淡出人们的视野，手机、笔记本电脑等移动产品“隔空”充电的实用化指日可待。