单线电能传输(Single Wire Power Transfer,SWPT)技术最早由特斯拉在一百多年前提出,但由于原理不清,难以实现等原因,一直以来少有人研究此技术。相比无线电能传输(Wireless Power Transfer,WPT)技术,SWPT能够实现安全、高效、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。因此SWPT技术在植入式医疗设备、无线传感网、海上孤岛和偏远山区等领域的供电有广泛的应用前景。SWPT系统传输特性至今无人研究,为更快促进此技术的发展,更好的实现用非金属介质替换导引线,解决传输过程中功率、效率和距离之间的问题,本文结合仿真和实验对单线电能传输特性进行了研究。首先,根据单线电能传输系统结构,结合电磁场理论简单分析了电磁波在导引线中的传播过程,得到了电磁波在导引线上传输的波动方程,且根据衰减常数得到电场强度和磁场强度的瞬时表达式。其次,创建了单线电能传输有限元仿真模型并简要说明了建模步骤,对功率特性、效率特性、距离特性进行了仿真研究,得出了各特性之间的相互联系与影响及工作过程中空间电磁场分布规律。针对新发现的死区特性进行了仿真研究,验证了死区的存在性并提出死区解决方法,并通过变换导引线形状和粗细得到了导引线参数对传输效率的影响。最后搭建了单线电能传输系统实验平台,根据匹配结构的特点及匹配范围确定了阻抗匹配网络的结构,设计了多种定点阻抗匹配网络,为增加单线电能传输技术的各种场合适用性,设计了多种谐振线圈结构。利用实验平台对功率特性、效率特性、距离特性及死区特性进行了实验研究并验证了仿真结果。对导引线经非金属介质如人体、海水和湿润土壤代替进行了实验研究,证明了非金属导体介质可以代替金属导引线进行电能的传输。