你是否期待有一天我們的手機和電腦無論在哪都不用再四處尋找充電寶亦或電源？是否期待我們不再為電動汽車續駛里程而擔憂，可以邊開邊充？或許動態無線電能傳輸技術能讓我們夢想成真。

無線電能傳輸技術因其極為靈活的供電方式被《麻省理工技術評論》（MIT Technology Review）雜志評選為“十項引領未來的科學技術”之一。

21世紀以來，非輻射無線電能傳輸技術在持續更新的現代物理概念和不斷增長的實際需求這兩方面因素共同推動下快速發展。無線電能傳輸系統的傳輸特性容易因線圈錯位和環境變化而被擾動，導致傳輸功率變化和傳輸效率下降。

近年來，宇稱時間對稱無線電能傳輸系統的出現，將非厄米物理的引入到無線電能傳輸領域，為解決該問題提供了新的思路。然而，如何在穩定頻率下為移動接收設備提供穩定高效的無線電能傳輸仍然是一大挑戰。

研究成果

近日，西安交通大學電氣學院先進電磁調控與能量轉換技術研究中心（CAEMEC）馬西奎教授團隊董天宇副教授和鄒建龍副教授等通過開展互感耦合多線圈系統和非線性電路的理論研究，發現并提出一種新的理論方案——在三線圈互感耦合諧振電路系統中，利用非線性放大器的自適應增益特性，實現在變化互感耦合參數下的定頻高效無線電能傳輸。

該方案指出，在合理的增益損耗參數下，諧振電路系統無需滿足宇稱時間對稱也能穩定高效運行。研究進一步放寬了對系統增益模塊電路配置的要求，從而為動態無線電能傳輸系統以及基于互感耦合諧振電路的其他應用技術提供了極為廣闊的設計自由度。該理論框架支持拓展到多源或多負載的系統架構，為實用化的多目標無線電能傳輸甚至組網技術提供了新的途徑，有助于減少諸如電動汽車等移動用電設備對電池的依賴，助力“雙碳”目標實現。

基于該理論，研究團隊構建出一種雙發射機單接收機架構的偽厄米無線電能傳輸系統，并通過實驗證實：在強耦合區域內，即使傳輸距離發生變化，該系統在無需任何主動調節的情況下仍可以實現定頻魯棒無線電能傳輸；此外，系統能在無線電能傳輸的同時實現電壓等級調控。這種基于非厄米物理的設計方案為推動實用化動態無線電能傳輸技術提供了強有力的理論支撐，具有廣泛的科學價值與應用前景。

圖1 三階偽厄米無線電能傳輸系統概念圖

圖2 偽厄米穩頻無線電能傳輸系統的傳輸特性曲線

近年來，課題組一直致力于非厄米電子學和無線電能傳輸技術的研究，在相關理論方法發展和實際應用等方面取得了一系列原創性成果，并在 Nature Communications、Physical Review Applied、Applied Physics Letters、IEEE Transactions on Power Electronics等具有影響力的期刊發表了一系列文章。