超低频率机械天线机理及调制方法研究

发布时间：2020-09-18 08:24

　　 在无线通信系统中,超低频(Super Low Frequency,SLF)电磁波抗干扰能力强、穿透性好。能穿透海水和岩土,主要应用于地质勘探、地震预报等方面,军事上主要应用于探潜、水下通信等方面。目前超低频无线通信大都是通过敷设百米甚至公里量级的电调天线来作为发射天线,辐射效率低下。机械天线方案通过驱动永磁体或驻极体机械动替代传统天线的交变电信号驱动模式,采用一种全新的工作体制来改善超低频信号近场辐射效率低的问题。本文首先对机械天线的辐射机理开展研究,分析了机械天线的基本工作原理,推导机械天线的电磁辐射场解析计算式,开展机械天线的数值仿真,并通过解析与数值方法的比对验证相关理论的正确性:其次,分析常规调制方法在应用到机械天线上时存在的问题,并提出了一种适用于机械天线的极化调制方法,通过理论分析和数值仿真初步验证了其应用于机械天线的可行性:最后,根据机械天线及其其调制方法的理论和仿真结果,搭建超低频机械天线通信原理样机,对原理样机组成进行了详细的介绍:包括各个部件的主要功能以及整个机械天线系统的方案设计及装配,通过通信实验验证了机械天线相关理论及调制方案的有效性。
【学位单位】：西安理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TN828
【部分图文】：

网格剖分图如图2-6(b) 所示。表 2-1 部分电磁参数设置Table 2-1 Partial electromagnetic parameter setting温度： 293K 磁场本构关系： 设置为“剩余磁通密度”压力： 0.1MPa 相对磁导率： 1.05介电常数： 设置为“来自材料” 电导率： 设置为“来自材料”材料类型： 设置为“固体” 剩余磁通密度： 1.2T(a) 二维几何模型 (b) 网格剖分图图 2-6 二维仿真图Fig. 2-6 Two-dimensional simulation按照表 2-1 中的条件完成设置后开始计算，仿真结果为数据集，用软件自带的工具对仿真结果做简单整理。绘出的t=0s时刻的磁场分布如图 2-7 所示。图 2-7 二维磁场分布图Fig. 2-7 Two-dimensional magnetic field distribution map

设置为“固体” 剩余磁通密度： 1.2T(a) 二维几何模型 (b) 网格剖分图图 2-6 二维仿真图Fig. 2-6 Two-dimensional simulation表 2-1 中的条件完成设置后开始计算，仿真结果为数据集，用软件自做简单整理。绘出的t=0s时刻的磁场分布如图 2-7 所示。

图 2-8 磁场强度-时间图Fig. 2-8 Magnetic field strength-time diagram的曲线是距离旋转中心 50mm 处的探针的磁场数据，绿色色曲线是 处的探针的磁场数据。蓝色的曲线明显有类似于“削顶”的失真，失真明显得到改善，分析失真原因，因为在距离磁体很近时（很近指在一个数量级），磁场受磁体本身的形状的影响较大；在距离磁体比磁体的尺寸的 2 倍以上），磁体的形状对磁场强度的影响就可以忽略域后，距离旋转中心 600mm 处的磁场强度随时间的变化图如图 2-9 置处的磁场强度随时间的增加呈正弦规律的变化[7]。

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本文编号：2821409