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$ L1 i' b$ O. d http://techxplore.com网站当地时间1月13日报道，日本丰桥技术科学大学副教授Masaya Tamura和Kousuke Murai领导的团队采用超薄四层平面电极电力发射器/接收器，成功实现了海下电力及数据的无线传输。相关论文在《IEEE微波理论与技术汇刊》杂志中发表。  , T) [/ G: ~; @2 ]
水下无人机（左上）；电源站（左下）；海底电源站上充电的水下无人机（右）。 ; C# n+ |5 `' {8 r+ X) Y% G9 g2 s5 A
海水具有高损耗介电特性，难以通过电容耦合实现无线电力传输。此前，研究人员一直认为只能通过磁耦合实现海下无线电力传输。 $ n! T6 Q) u! n9 c- H# E f
为节约人力成本，渔业正在积极引入自动化操作方案。在未来，渔业有望借助水下无人机，实现水质环境管理、鱼类生长检查等工作的自动化管理。然而，由电池供电的水下无人机需要反复取出水面，充电，并由工作人员进行数据收集。当它处于在海水中时，收集的数据无法直接传输至地面端。
- L; N7 z! p- b1 q# b x9 x' l 工程师们认为，通过供电站在海水中以无线方式传输电力和数据，是解决续航和数据传输问题的理想方案。由于水下无人机很轻，而增加重量和体积又会加大浮力和方向控制的难度，因此，水下无线传输技术必须考虑轻量化和空间节约原则。 6 P% L' _# g# p4 \5 J3 \; ?5 q
无线功率传输的效率取决于功率收发机的耦合系数k与功率收发机损耗Q因子的乘积。当k接近1，且Q因子增加时，效率提高。高频电流在海水等高导电性介质中流动时，很难单独讨论k和Q因子。 / s) |7 b ?4 e% i' {1 T
然而，由于效率随kQ乘积增加而提高的原理没有改变，Tamura从kQ乘积观点出发，通过关注海水导电性的等效电路，确定了提高效率的关键参数并建立了基于最大kQ值的设计理论，最终设计了功率收发器。
* d* N- c' \' w% P0 L# x. O9 \ 由此，Tamura等人在宽带范围内，使2 cm传输距离下的功率传输效率达到94.5%，而15 cm传输距离下的功率传输效率至少为85%。 0 c. [; t W; V3 `. W' X: d
Tamura团队使用该技术，驱动了实时传输视频的摄像模块，传输速度至少为90Mbps。将电力和数据传输给小型水下无人机的实验也取得了成功，这就意味着，无人机可以在供电站停靠。安装在无人机上的电子接收器和电路的总质量非常轻，仅约270克。
4 O! y4 L- L7 {8 _5 o } 研究人员表示，新成果或许可以使水下无人机直接在海水中传输数据，进行充电。新开发的功率发射器/接收器操作简单且十分轻便，符合水下无人机的轻量化设计要求。研究人员还表示，他们的终极目标是开发可以实现完全陆地操控的水下无人机。 $ j2 j& B8 i* k4 V7 i r
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编译：德克斯特
* y; H' ]5 |& @$ t3 x6 l. Y 审稿：西莫 % [; `$ j, I; N0 A/ ~ T P
责编：陈之涵 6 N: k5 R* q" n
期刊来源：《IEEE微波理论与技术汇刊》 u# Y% w! R- }4 d: N9 I; A
期刊编号：0018-9480 " z! C9 p, ]! W0 y: H% A' ?
原文链接：
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