军用无线传感网络可以有效地感知战场态势,对战场情况进行侦察和监视,使作战单位占据情报先机。但其能量供应问题严重制约了该技术的发展和应用,更换节点电池会导致传感器停止工作且受战场恶劣环境所限难以实现。无线电能传输（Wireless Power Transfer,WPT）技术为解决此问题提供了新的思路,但由于传感器节点体积小造成的收发线圈尺寸差异会导致发射线圈电流过大的问题。针对该问题,本文提出在发射线圈和接收线圈之间增加一个无源的中继线圈,并以发射线圈电流、中继线圈电流和系统传输效率为目标,通过多目标优化算法对中继线圈的参数（内径、匝数、匝间距和位置）进行优化设计。首先根据互感理论对两线圈WPT系统进行电路的建模分析,发现两线圈WPT系统在弱耦合的情况下存在发射线圈电流过大的现象,提出采用中继线圈的方案来解决,并对三线圈WPT系统进行了电路和磁场两方面的建模分析,得到系统优化设计目标（电流和效率）的解析式。接着介绍了不同类型的磁耦合线圈以及它们的特点,选择了适合军用无线传感网络的平面螺旋线圈作为磁耦合机构;总结推导了线圈电阻、电感和互感参数在不同条件下的计算方法,分析了集肤效应和邻近效应对线圈电阻的影响;分析了补偿拓扑对线圈电流的影响,并选定串联补偿拓扑分析中继线圈参数对线圈电流和传输效率的影响。然后使用基于遗传算法的多目标优化算法以发射线圈电流、中继线圈电流和系统传输效率为目标,对中继线圈的内径、匝数、匝间距和位置进行了优化,并分析了负载变化对优化结果的影响;通过电磁仿真对比评估了两线圈和优化设计后的三线圈系统的电磁环境,仿真结果显示三线圈系统的磁场更集中、漏磁更小（减小了12d B）。最后基于优化设计的中继线圈参数搭建了相应的实验平台,测量了线圈的参数并与理论计算值比较。实验结果表明,与传统两线圈系统相比,优化设计后的三线圈系统在输出功率保持一致的情况下,发射线圈电流减小了73.5%,同时效率提升了11%,验证了本文提出的减小发射线圈电流方法的可行性以及中继线圈优化设计方法的有效性。