随着物联网时代的到来,在智能家居、智慧工厂和无人车间等室内环境下,通过分布式传感器可用实现对设备的智能控制,极大丰富和便利了人们的生活。然而,如何保证室内大量分布式传感器长时、稳定的能量供应,是能否实现万物互联的关键。近年来,出现了一种腔体谐振无线输能技术,通过在谐振腔内激励出磁场,使接收器与磁场产生共振耦合来传输能量。相比于其他无线输能方式,该技术的能量传输距离远、传输范围大,同时还具有能量传输效率高、安全性好等特点,十分适用于在目前物联网腔体环境下,为多个小型接收设备提供稳定的能量支持。但是,目前腔体无线输能大都是使用全封闭的金属壁或密集金属网来构成腔体结构,这就会带来系统造价高,建造困难等问题。并且封闭式腔体结构会阻碍通信信号进入腔内与腔内通信接收器进行通信交互。在此基础上,本文对基于稀疏化腔体的无线输能系统展开研究,通过理论设计出适用于腔体谐振无线输能系统的稀疏化腔体构建方法,同时构建了仿真模型和实验系统对其能量传输效果、通信性能和安全性等关键指标进行分析。结果显示,通过理论设计出的基于稀疏化腔体无线输能系统具备很好的能量传输效果和安全性,同时相比于基于封闭金属腔的无线输能系统,其成本更低,并且对于高频的无线通信信号的阻碍作用更小,在未来将更加具有实际应用前景。本论文的主要研究内容概括如下:首先,介绍了腔体谐振无线输能技术的研究背景及意义,并对现有的两种腔体谐振无线输能技术的输能机制和工作原理进行分析。通过耦合模理论和电路理论推导出系统间的耦合系数和输能效率预测公式,为后续稀疏化腔体的设计提供了理论研究思路;然后,根据腔体无线输能系统的工作原理,通过理论设计出稀疏化腔体的构建方法,并建立理论和全波仿真模型进行验证。通过仿真优化确定了最优的稀疏化腔体参数,为实验系统的建立提供了方案;最后,根据仿真模型构建了基于稀疏化腔体无线输能的实验系统,用来验证系统的能量传输效果。同时,也分别通过仿真和实验的方式证明了该系统在安全进行无线输能的同时,腔体结构不会对外界的无线通信信号造成过多的阻碍。