机械式低频天线机理及其关键技术研究

发布时间：2023-12-09 15:48

　　不同于依靠导体中振荡电流激励电磁波的传统电小天线(electronically small antenna, ESA),机械天线(mechanical antenna, MA)是利用机械运动的电荷或磁矩直接激励电磁波的一种新型低频电磁发信技术.该技术有望突破ESA的物理尺度限制,有利于解决现有系统天线体积庞大、设备复杂、辐射效率低、发射功率和能耗大等问题,以提高低频通信应用的机动性和灵活性,在水下和地下通信以及导航定位等领域具有广泛的应用前景,已成为当前国内外相关领域的研究热点.本文介绍了MA的基本概念与研究动态,重点研究了MA的实现形式、物理模型以及在自由空间产生时变电磁场的分布模型与衰减特性,对比了不同类型MA的性能特点及应用优势,提出了MA的基本架构,探讨了实现高效应用急需解决的关键技术问题与挑战,并对其应用模式和应用前景进行了展望.基于提出的MA架构,研制了基于钕铁硼永磁体和高速永磁伺服电机的旋转永磁式MA原理样机,通过近场测试初步验证了旋转永磁式MA的时变磁场分布特性,及其实现FSK调制的可行性和有效性.

【文章页数】：16 页

【文章目录】：
1 引言
2 MA的物理模型及时变电磁场分布模型
    2.1 MA实现形式及其物理模型
        2.1.1 振动电单/电偶极子模型
        2.1.2 旋转电单/电偶极子模型
        2.1.3 振动磁偶极子与旋转磁偶极子模型
    2.2 MA的时变电磁场分布模型及特性分析
        2.2.1 MA在自由空间产生的时变电磁场
        2.2.2 远场分布特性
        2.2.3 近场分布特性
        2.2.4 驻极式和永磁式MA的磁场衰减特性对比
3 MA的基本架构及其能量转换特性
    3.1 MA的基本架构
    3.2 MA的电-机械-电磁能量转换特性
4 MA面临的关键技术问题与挑战
    4.1 利用较小体积产生强电场或强磁场
        4.1.1 高电荷密度高稳定性的驻极体材料及结构
        4.1.2 高磁化强度高稳定性的永磁体材料及结构
    4.2 高效机械振动或旋转激励
        4.2.1 高效振动激励技术
        4.2.2 高效旋转激励技术
    4.3 高效、高质量信息加载
    4.4 可能的应用模式及应用前景
5 RMBMA的实验验证
6 结论



本文编号：3871757