基于可穿戴设备的微型无线电能传输系统关键技术研究

Wearable devices become the research and application hotspot because of its small size, easy to use,functional diversity and so on in recent years. Power supply is one of the key technology for wearable devices. The wearable devices with the function of wireless energy tansmission is more convenient and easier to be promoted widely..　This proposal will develop a wireless energy transmission system with high energy transfer efficiency for wearable devices based on the basic theory of magnetic coupling resonance. The main works focus on studying the wireless energy transmission mode, transmission mechanism, the computer simulation, optimal design, the novel algorithm ,the micro energy systems based on MEMS, the frequency and power tracking adjustment module, achieving the communication and power transmission at the same bandwidth and time ,calculating the electromagnetic environment to human body,and developing the hardware system and carrying out the experiments..　The project belongs to the field of multidisciplinary cross research, It might be possible to bring the revolutionary changes for the wearable devices with the most significance.

可穿戴设备因其体积小，使用方便，功能多样等特点成为近年来研究应用热点。电能供应是可穿戴设备的关键技术之一，具有无线电能传输功能的可穿戴设备应用更加便捷，更容易得到广泛推广。. 本课题研究应用于可穿戴设备的微型无线电能传输系统传输模式和传输理论，构建相应的计算机仿真分析模型，研究有效的分析方法、系统的优化设计方法，应用MEMS技术研制微型传能系统，引入频率及功率跟踪调节模块，实现同一频带同时进行通信和能量传递，计算人体电磁环境影响，最终实现高效、可靠的可穿戴设备无线电能传输。. 该项目属于多学科领域交叉研究，研究成果将推动可穿戴设备在供电模式上的革命性变革，具有重要的学术意义和很好的应用前景。

可穿戴设备因其体积小，使用方便，功能多样等特点成为近年来研究应用热点。目前，植入电子器件已经形成新型的、发展潜力巨大的植入医学电子器件工业和充满活力的临床应用市场。就全球来看，植入电子器件正面临着多方面的压力，增长的减缓、新产品的研发等等问题。但是在中国植入电子器件却要乐观些，由于政府资金的投入和经济高速发展带来的医保覆盖面扩大、中产阶级群体壮大以及居民可支配收入增加都为植入电子器件提供了广阔的市场。同时许多有实力的本土制造商经过多年的累积以及跨国公司在中国投入更多的研发和制造也推动了中国植入电子器件行业的发展。电能供应是可穿戴设备的关键技术之一，具有无线电能传输功能的可穿戴设备应用更加便捷，更容易得到广泛推广。.本项目应用磁耦合谐振技术为可穿戴设备进行无线能量传输，构建了磁耦合谐振无线能量传输系统的等效互感耦合模型，得到了优化设计的目标函数与设计变量；设计了适于可穿戴式微型磁耦合谐振无线传能的自调谐系统，系统主要包括高频信号发生器、超声波测距电路、单片机控制系统、采集信息显示电路、功率放大电路、接收和发射谐振线圈及负载；建立了真实的4层人体头部数值仿真模型，应用时域有限差分法，对无线能量系统为耳部可穿戴设备供电时对人体头部的SAR值进行了计算，得到头模型在ZX平面内1g组织SAR值和10g组织SAR值，且这些值均低于国际限制标准；构建了两套完整的无线能量传输系统，一套具有对称结构谐振器的磁耦合谐振无线能量传输系统与新型的具有大小匹配谐振器的磁耦合谐振无线能量传输系统。对两系统进行实验，分别对垂直位移，水平位移及旋转角度三种情况下，两系统的传输效率进行了对比分析。.该项目属于多学科领域交叉研究，研究成果将推动可穿戴设备在供电模式上的革命性变革，具有重要的学术意义和很好的应用前景。