无线电能传输技术的利用恰好能满足人们对便携性和移动性的需求,其能够使电子设备在使用时具有更大的安全性和适应性,因此越来越被人们所接受。在电力电子技术领域,当开关频率提高到上兆赫兹时,电感电容的体积大大降低,因此有利于实现开关电源小型化、集成化和功率密度高的目标。提升开关电源的频率带来了很多的优点,因此高频化的发展具有广阔的发展前景。在此背景下,本课题开展了对基于中继线圈的高频无线电能传输技术的研究。为了得到Class E逆变器的精确参数设计,本文在理论推导的基础上采用数值分析的参数设计方法,保证了开关管能实现零电压导通(ZVS)特性,降低了损耗,且提高了设计速度与精度。同时本文对Class E谐振整流器的工作过程进行分析与数值计算,获得了二极管的电压电流和整流器等效输入阻抗的表达式,用于整流器参数的设计。本文搭建了基于Class E逆变器与整流器的高频无线电能传输系统,实验测试结果验证了设计方法的合理性。为了阐述了电能在无线耦合部分的传输过程中发生的能量变化,本研究对无线传输系统的磁耦合传输部分进行电路建模和分析,并且解释了其传输机理。根据理论分析,建立两线圈、单中继线圈及矩阵中继线圈的等效模型,并提出了中继线圈参数的设计方法,设计并搭建了样机,对理论分析进行验证。相比于漆包线与利兹线,在上兆赫兹频率的系统中,平面PCB线圈的具有较高的品质因数,因此产生的损耗更低。本文设计了品质因数较高的平面PCB线圈,在理论分析的基础上结合有限元仿真对设计进行优化,设计出精度高,品质因数高的PCB线圈,以用于降低损耗和有效提升系统性能。为了提高负载扰动性,提高Class E逆变器的性能,提出了一种T型匹配网络用于逆变器的输出,提高系统的稳定性。本课题设计并搭建了一台额定输入15V、额定输出5V/10W、工作频率6.78MHz的基于中继线圈的高频无线电能传输系统的实验样机。实验测试所得结果与预期目标一致,在额定负载下,工作效率高于70%。经过对比,带有中继线圈的系统效率高于无中继线圈的系统效率,且抗偏移性有所提高,与理论分析和仿真相符。