witricity技术在体域网中的应用研究

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1、分类号：TM724密级：UDC：621.3编号：201221401090河北工业大学硕士学位论文WiTricity技术在体域网中的应用研究论文作者：蔺志刚学生类别：全日制学科门类：工学学科专业：电气工程指导教师：陈海燕职称：教授DissertationSubmittedtoHebeiUniversityofTechnologyforTheMasterDegreeofElectricalEngineeringTHEAPPLIEDRESEARCHOFWITRICITYFORBODYAREANETWORKbyLinZhigangSupervisor:Prof.ChenHaiyanDec

2、ember2014摘要体域网是由多个传感器节点组成的一种通信网络，在医疗中它可以采集人体的重要生理参数，向外界传输数据、分析处理，具有重要的应用价值。体域网传感器的节点因植入体内或者放置在体域范围内，为保证人体舒适度需要缩小节点电池体积，牺牲工作寿命。传统的依靠节能和低功耗方式提高节点工作寿命的思路存在局限性。现阶段，随着体域网智能化、微型化、高精度、实时性以及对人体舒适度等需求的提高和应用领域的扩展，传感器节点需要承载更多的功能和更高的性能。本文采用磁谐振耦合无线电能传输方式为体域网提供电能，将谐振器置于传感器节点中组成体域网无线电能传输网络。本文首先对无线电能能量传输系统的三

3、种传输方式、研究现状和发展趋势进行了介绍；阐述了磁谐振耦合电能传输的基本原理。利用耦合模理论，对磁谐振耦合系统进行理论分析，推导出耦合系统的运动方程，从运动方程中分析影响电能传输的损耗参数和耦合参数。运用高频仿真软件，制作了两种结构的谐振器，选择不同的谐振器尺寸参数分析了谐振频率的变化，通过电磁场分布分析了谐振器在不同位置以及中继谐振器对无线电能传输的影响。制作实际的谐振器，搭建实验电路，观察实际的无线电能传输效果，测得不同条件下负载接收到的电压大小，分析谐振器距离、位置改变时对无线电能传输的影响。最后研究了多用户无线电能传输的规律。在仿真模型中加入多个谐振器，计算出在不同位置距

4、离时谐振器的磁场分布，然后仿真了不同结构的小尺寸谐振器之间的磁场分布。同时结合实验测量多个接收谐振器负载的电压大小，分析中继谐振器对多用户无线能量传输的影响。关键字：Witricity磁谐振耦合谐振器多用户谐振频率IABSTRACTBodyareanetworkisacommunicationnetworkcomposedbymultiplesensornodes.Ithasimportantapplicationvalueinthemedicaltreatment.Itcancollectimportantphysiologicalparametersfrombody,then

5、transmitdatatooutsideandanalysisprocess.Asthesensornodeshavetobeimplantedorplacedwithinthebodyarea,theyneedtonarrowthenodecellvolumeandsacrificetheworkinglifeforthehumanbodycomfort.Traditionalwayofrelyonenergysavingandlowpowerconsumptiontoenhancethenodeworkinglifehavelimitations.Atthisstage,w

6、iththebodyareanetworkintelligence,miniaturization,highprecision,realtime,theimprovementofbodycomfortneedsandtheextensionofapplicationfield.Thesensornodesneedtocarrymoreandhigherperformance.Thispaperadoptsmagneticresonancecouplingwirelesspowertransmissionprovideenergyforbodyareanetwork,Resonat

7、orplacedinthesensornodescomposewirelesspowertransmissionnetwork.Thisarticlefirstintroducedthreekindsofwirelesspowertransmission,researchstatusanddevelopmenttrends,thenexpoundedthebasicprincipleofmagneticresonancecouplingpowertransmission.Usin