无线传感器网络因其低功耗、低成本、分布式和自组织的特点有着广阔的应用前景,但是现有的技术尚不能从根本上解决远距离、分布式无线传感网节点的无线供电问题。受尼古拉·特斯拉关于无线电能传输技术设想的启发,提出了一种新型的供电方式——单线电能传输。与无线电能传输相比,单线电能传输可实现安全、高效且远距离的电能传输。当为负载供电的单根导引线经人体、海水、大地等非金属导电介质替代时,可实现广义上的无线电能传输。本文从理论分析、仿真计算与实验验证的角度对单线电能传输技术进行了以下研究:首先,针对无线传感网的传感器节点的分布形式,提出了利用单线电能传输技术为无线传感网供电的方法及其实施方式。一方面,研究了放射式单元和直链式单元对一般无线传感网络传感器节点拓扑的重组方法并详细分析了单线电能传输系统为无线传感网络供电的实施方式,给出了几种供电参考方案。分析了单线电能传输系统的发展历程并进行了分类,分析了其电磁场分布和场线耦合方程,并在分析了单线电能传输系统的工作条件后确定了本文主要采用的阻抗匹配拓扑。其次,为了研究单线电能传输系统的能量传输方式,搭建了单线电能传输系统有限元计算仿真模型。以双线系统为例,在所搭建仿真模型的基础上分析研究系统是否具备回路及其存在回路的电磁场判断依据,进而对比分析了多种不同结构的单线电能传输系统的电磁场分布,说明了本文所研究的单线电能传输系统不存在回路。针对接收端线圈的偏转对系统的功效参数的影响进行了仿真研究,得出了单线电能传输系统无方向性的结论。在以上仿真分析的基础上,建立了针对无线传感网络供电的多负载单线电能传输系统仿真模型,分析了直链式和放射式的分布形式下多负载单线电能传输系统的传输特性。最后,搭建了单线电能传输系统实验系统。对单线电能传输系统的距离特性、频率特性及无方向性特性进行了实验研究并验证了仿真结果。针对无线传感网的负载特性,搭建了直链式和放射式多负载单线电能传输实验系统,通过实验验证了负载个数以及发射端位置对多负载单线电能传输系统的功率特性、频率特性以及对效率的影响,证明了单线供电方法对无线传感网络的适用性及实用性。