论文标题：Editorial for the Special Issue on Microwave Wireless Power Transfer Technology

期刊：Engineering

DOI：https://doi.org/10.1016/j.eng.2023.09.009

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段宝岩, 黄漪

November 2023

无线能量传输技术包括基于耦合与辐射原理的近、远距离功率传输技术。远距离无线功率传输又可分为微波与激光两种方式。目前，微波与激光的直流电（DC）-DC传输效率分别可做到20%与6%~8%。就微波无线功率传输（MWPT）技术而言，因具有大气衰减低、灵活便捷、成本低廉、传输效率高、适应环境广等优势，受到越来越广泛的关注。MWPT技术不仅可为空间算力、天基超远程探测、月球无人科研站等提供电力，进而建设空间能源网设施，而且可为陆地、海洋、空中、海岛及偏远地区提供无线电力供给，还可在信息与能量共轨、应急救援、移动平台供电等重大应用领域大显身手。

衡量MWPT技术的重要指标有三个：一是传输效率高，包括微波转换效率、波束收集效率（BCE）以及接收整流效率；二是传输功率大，即传输的额定功率应尽可能大；三是传输距离远，即发射与接收天线间的距离要足够远。

要实现上述三个指标要求，需突破多项关键技术。除发射与接收整流天线本身的效率之外，最为关键的有三个：①高的BCE；②波束形状优化；③高波束指向精度。此外，还有小型化、轻质量、AiP & AoP（在封装内和封装上的毫米波天线）、灵巧设计、热控及传输介质对效率的影响等。近年来，在IEEE Transactions系列期刊、《Solar Energy》能源领域期刊以及《Aerospace Science and Technology》航天领域期刊等先后发表了多篇关于MWPT理论与技术的论文。IEEE Wireless Power Week、WPW Wireless Power Week、Asian Wireless Power Transfer Workshop等多个专题会议也围绕此主题进行，产生了积极的效果。

本期专题旨在集中展示国内外MWPT领域的最新成果，并明晰未来的发展方向，包括1篇综述性稿件和4篇研究性稿件。这些文章均出自国内外MWPT专家之手，基本涵盖了MWPT领域的一系列最新研究动态与成果。

虽然有许多关于感应式近距离无线功率传输（WPT）、用于太阳能卫星的远距离MWPT以及智慧城市的环境微波无线能量收集（MWEH）的综述文章，但学界鲜少关注接收器系统的基本建模及相关设计的自动化。为此，在Yongxin Guo（郭永新）教授团队的综述文章中，系统阐述了MWPT和MWEH接收天线的现状与发展，尤其是整流天线的自动设计、MWPT与MWEH的前沿整流天线技术(DOI: 10.1016/j.eng.2023.05.019)。

超短脉冲传输被公认是从根本上阻碍超快电子学发展的关键问题，其时间范围超过了目前的纳秒量级。对此， Ke Wu（吴柯）教授团队提出了一种具有记录导波控制能力的合成全通波导(DOI: 10.1016/j.eng.2023.04.005)，包括重塑本征模式、旋转偏振、降低损耗以及改善离散等有效措施。结果表明，该技术可有效地在传输皮秒级电脉冲的同时保持信号的完整性。这是超快电子学发展的一个重要突破，为实现低损耗、低离散超短脉冲传输提供了一条有效途径。

Tie Jun Cui（崔铁军）教授、Mingyu Lu（陆明宇）教授团队对几种用于多目标无线功率传输的逆反射波束形成方案进行深入研究 (DOI: 10.1016/j.eng.2023.08.010)。实验结果表明，当多个目标以各自的频率发射连续波导信号时，只要无线电能发射器将多个导频信号明确分开，逆反射无线电能发射器就能分别产生多个与目标相对应的无线能量波束。

为同时实现高的BCE与接收整流天线的性价比，要求发射的射频（RF）尽可能多地落在接收天线区域内，且可形成若干圆环状。为此，Baoyan Duan（段宝岩）教授和Yongxin Guo（郭永新）教授提出了环形接收区域的设计方法，通过典型算例验证了方法的正确性与有效性(DOI: 10.1016/j.eng.2023.07.016)。

除用于MWPT的天线外，Jin Meng（孟进）教授团队提出了槽环天线罩带内与带外MWPT特性分析方法(DOI: 10.1016/j.eng.2023.07.015)。导出了天线罩E面、H面扫描入射场的归一化数学表达式，槽环双平面对称混合天线罩的模拟结果，验证了方法的正确性与有效性。

衷心希望本期专题的出版，可为对MWPT感兴趣的学者与科技工作者带来益处，期望电气与电子工程师在MWPT技术领域进一步加强合作、深耕细作，不断取得新的突破。

最后，诚挚感谢本期专题的执行主编张树新教授、审稿人以及编辑团队提供的帮助及支持。

文章信息：

Baoyan Duan, Yi Huang. Editorial for the Special Issue on Microwave Wireless Power Transfer Technology. Engineering, https://doi.org/10.1016/j.eng.2023.09.009

专题链接：

https://www.engineering.org.cn/engi/EN/volumn/volumn_4675.shtml

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