Бездротова передача енергії передбачає передачу енергії між приймачем і передавачем і використовується для бездротової зарядки електронних пристроїв, наприклад мобільних телефонів або електромобілів. Незважаючи на те, що технологія бездротової передачі енергії обіцяє безліч вигод, її реалізація пов'язана з певними труднощами. Саме тут на допомогу приходить моделювання. Наприклад, для забезпечення належної роботи деяких бездротових систем потрібна певна спрямованість антени. Сьогодні ми розглянемо, яким чином взаємне розташування впливає на роботу двох антен бездротової передачі енергії.
Введення в технологію бездротової передачі енергії
Електронні пристрої є ключовим елементом нашого повсякденного життя. Уявіть, як було б здорово мати можливість заряджати ці пристрої без використання проводів. Розвиток технології бездротової передачі енергії дає нам таку можливість, спрощуючи зарядку і підзарядку електронних пристроїв, в тому числі і декількох пристроїв одночасно. У міру розвитку технології бездротова зарядка електронних пристроїв знаходить застосування в нових сферах - від телефонів до електромобілів .
Точки для бездротової зарядки, розміщені в кав'ярні. Автор фотографії Veredai з компанії Powermat Technologies - власна робота, за ліцензією Wikimedia Commons .
Як ми вже відзначали, технологія бездротової передачі енергії досить універсальна, оскільки вона забезпечує передачу електричної енергії без використання твердотільних кабелів і провідників. У загальному випадку енергія між двома окремими об'єктами передається за допомогою електромагнітного поля. Модуль передачі енергії, підключений до джерела живлення, створює магнітне поле, а модуль прийому енергії приймає і перетворює енергію в придатну для використання. 
Проста ілюстрація процесу бездротової передачі енергії. Зліва представлений модуль передавача, а праворуч - модуль приймача.
Положення модулів передавача і приймача відносно один одного є важливою складовою роботи деяких систем бездротової передачі енергії, так як воно може мати значний вплив на передачу енергії. У цьому випадку для того, щоб зарядити ту чи іншу електронний пристрій, його необхідно точно розміщувати на контактній площадці модуля передачі енергії. Але з якого моменту відсутність точного підстроювання модулів передавача і приймача починає чинити негативний вплив на процес передачі енергії?
Для того щоб відповісти на питання, яким чином взаємне розташування впливає на роботу антен бездротової передачі енергії, звернемося до моделювання.
Аналіз антен для бездротової передачі енергії
Навчальна модель, з якої ми сьогодні будемо працювати, досліджує процес передачі енергії між круглими рамковими антенами. У цьому прикладі кожна антена виконана з пластини з фторопласту (PTFE), на поверхню якої нанесений тонкий шар міді, модельований як ідеальний електричний провідник.
На кожній з антен є зосереджена котушка індуктивності і зосереджений порт, який збуджує антену і припиняє її роботу. робоча частота УВЧ RFID-компонентів антен становить 915 МГц, а їх форма свідомо забезпечує можливість індуктивного зв'язку.
Геометрія моделі. Зверніть увагу, що в модель не включені повітряна область і ідеально узгоджені шари.
У моделі представлені дві антени: антена-приймач виконана обертається, в той час як положення антени-передавача фіксоване. Дана модель аналогічна ситуації, при якій положення зарядного пристрою незмінно, а мобільний телефон розміщується на ньому під різними кутами.
Зміна спрямованості антени дозволяє нам визначити вплив зміни положення на передачу енергії. Для візуалізації даного явища ми моделюємо розподіл електричного поля і потік енергії, що надходить від передавача до приймача під різними кутами.
Норма електричного поля і потік енергії (векторна діаграма) між антенами для бездротової передачі енергії.
Ми бачимо, що, коли антени спрямовані в бік один одного (кут обертання антени-приймача становить 0 градусів), їх поля сильно взаємопов'язані, що свідчить про успішну бездротової передачі енергії. Проте на той момент, коли величина кута обертання антени-приймача досягає 90 градусів, ми не спостерігаємо жодних змін поля при проходженні енергії крізь антену-приймач. При такому положенні передача енергії практично не відбувається, так як на поверхні антени майже не утворюється контактна пляма. Таким чином, ми приходимо до висновку, що під даним кутом передача енергії між двома антенами значно скорочується.
Надалі ми зможемо розширити функціональність антен для бездротової передачі енергії, створюючи системи, що зберігають свої експлуатаційні характеристики в широкому діапазоні взаємних розташувань, що дозволить заряджати електронні пристрої, не замислюючись про їхнє становище.
