当今电动汽车行业飞速发展,可穿戴智能设备和智能家居也日趋普及,无线电能传输技术由于能够摆脱导线的约束和电池容量的限制,由此受到广泛关注。然而,传输距离短和传输效率差一直是制约无线电能传输技术普及的首要问题。本文利用超材料的“左手特性”,对基于超材料的无线电能传输系统进行分析研究,为提升无线电能传输系统的传输性能寻找有效的解决方案。首先,本文分别介绍了电磁感应耦合式(IPT)和磁共振耦合式(MRC)无线电能传输系统的工作机理,概述了超材料的“左手特性”和胞元结构。基于现阶段超材料无线电能传输的研究现状,分析了超材料的应用对于提升无线电能传输效率和改善不对准工况下传输性能的影响机制,并基于完美磁导体概念进一步讨论了如何优化外形尺寸,为本文对超材料谐振频率进一步的分析研究提供了理论依据。其次,从外形拓扑与材料等方面详细介绍了超材料谐振胞元,利用高频电磁场仿真软件HFSS构建具有瑞士环结构的超材料胞元物理模型,基于瑞士环的有效磁导率公式,从理论上分析了影响超材料胞元谐振频率的重要参数。通过仿真分析金属线宽、结构位置、线圈匝数、介质板厚度、面积、材料以及线圈层数等参数,得出各胞元参数对超材料谐振频率的影响机制。最后,基于理论分析得出的超材料胞元参数对谐振频率的影响机制,分别设计具有不同谐振频率的超材料板并制作环氧树脂介质基板实物模型。借助精密阻抗分析仪测量超材料板模型的谐振频率,测量结果与仿真结果高度一致,因此验证了超材料胞元参数对谐振频率影响机制的理论分析的正确性。搭建基于超材料的无线电能传输试验平台,比较分析超材料在不同谐振频率下对无线电能传输系统性能的作用效果,为超材料在无线电能传输系统中的应用提供了重要的理论依据。