文摘

super-low-frequency ( )乐队沟通,传统的天线覆盖面积大,低辐射效率。激发电磁波的永久磁铁的机械运动,使super-low-frequency小型化技术交流。对于这个小型化技术,提出了一种super-low-frequency通信体系结构框架。理论分析和实验验证的每个单元模块结构框架进行了实现高质量的交流。辐射单元,介绍了永磁参数和通信距离建立旋转永磁辐射功率分析模型和研究旋转永磁体的辐射特性。接收单元,基于灵敏度规范化描述方法的比例线圈感应电压,提出了热噪声电压。基于灵敏度分析的模型,一个正方形线圈开发满足通信需求的机械天线和一个实验平台。实验是进行辐射功率和线圈灵敏度的影响因素,和2移频键控信号调制通信实验进行验证通信结构框架的可行性。机械天线的体积永久磁铁在实验中都是低于10厘米³,工作频率连续可调,从0到250赫兹。实验结果表明,旋转永磁的近场辐射功率成正比的平方旋转永磁体的体积;线圈的灵敏度正比于线圈的匝数和区域。通过实时控制速度,您可以控制信号的频率和调制。

1。介绍

Super-low-frequency (SLF)电磁波(30 Hz∼300 Hz)有优秀的海水渗透和衍射能力,在水和土壤路径损耗低,抗干扰能力强。因此,super-low-frequency电磁波用于潜艇指挥、矿山应急、地震预测和渗透。地面通信等领域有巨大的应用潜力1]。近年来,它已经收到了广泛的关注,也是一个有效的手段实现潜艇通信(2]。

在实际应用程序中,现有的传输天线都是电小天线(esa),依靠振荡电流的导体激发电磁波。ESA天线的尺寸小于波长的电磁波频段工作,通常其大小满足 (3,4]。如今,主要有三种常见的电小天线,电动oscillator-type天线,磁oscillator-type天线和组合型天线。他们是通过复合结构材料的综合运用,实现多点提要,同轴堵塞,和其他技术5,6]。带宽和增益的天线可以增加了这些技术。

由于电小天线的长度远小于工作波长,其等效电阻通常是非常小的,和其电抗的主导部分阻抗,使频率的变化对天线输入阻抗有很大的影响。楚et al。7,8]ESA的理论限制了基于辐射质量因素问_rad:天线尺寸越小,越大问_rad,降低天线辐射功率和辐射效率在某些辐射功率条件。由于上述理论的局限性,ESA的辐射性能直接天线尺寸的限制,因此,现有的低频电磁传输系统有问题,如庞大的天线,复杂的设备,低辐射效率、大规模的传动功率,和能源消耗。

为了解决这些问题,2016年2月,美国国防高级研究计划局(DARPA)首次提出的概念和项目“机械天线”的想法(MA)来取代传统的ESA,依靠振荡电流励磁(9,10]。马激发和释放super-low-frequency电磁波通过驾驶一个电偶极子和磁偶极子。马开辟了一个新的可能途径super-low-frequency电磁波的辐射11,12]。

出于相关项目,国内外几所大学和研究机构开展了初步的研究和探索机械天线。在相同的条件下,驻极体辐射效率高于永磁体。然而,有技术上的困难在创造一个稳定、持续和高密度驻极体上的静电。因此,许多研究人员选择旋转永磁体的机械天线传输模块。研究[13]提出专利描述一种新型天线产生低频电磁波从旋转永磁体。2017年,Madanayake提议一个水下定位系统组成的至少三个机械天线作为参考点和一个多维向量磁强计的“水下航行器器(UUV)作为接收器。Madanayake等人推导的公式机械旋转的磁场偶极子通过假设所产生的磁场时变偶极子的空间分布,由一个静态的偶极子(14但没有研究实验。2017年,黄认为旋转磁铁系统不受楚哈林顿极限ULF沟通和获得了远场的电磁场公式(15]。然而,旋转永磁,ULF机械天线辐射单元与极长波长,近场更相关。2018年,锣等人推导的公式电磁场在空间旋转永磁(16]。陈等人讨论了电偶极子的辐射对于这个统一的旋转运动(17),从他们的理论推导,但没有进一步研究结合实际情况或模拟。

“机械天线”项目包含两个技术领域(TA1和TA2),它分为三个阶段(阶段1∼阶段3)减少实现的难度。时变磁场强度在稳态操作三个阶段的TA1是1∼100 fT@1公里,而英国《金融时报》的磁场强度信号水平很弱。接待所需高度敏感的磁传感器。磁传感器技术领域的今天,主要有磁感应线圈,光泵磁力仪、质子(核子)旋转磁力计和超导量子干涉磁力计决议pT的水平(18,19]。磁感应线圈用于机械天线接收单位由于其结构简单,功耗低,性能稳定,高分辨率20.]。国内外学者做了大量有益的研究建立一个精确的数学模型的传输特性分析磁感应线圈在super-low-frequency域。他们主要集中在准确计算等效电特性参数(等效电阻R,等效电感l和等效电容C),线圈的信噪比,其低频领域的可行性。

为了准确计算等效电感,电阻、线圈和电容,许多学者做了大量有益的研究。张建立线圈的传递函数理论模型的基础上线圈的等效电路,改进的等效电容的计算模型,预测等线圈共振频率的特点,传递函数,和敏感性,并通过实验验证了模型的准确性(21),但等效电特性参数的研究主要集中在高频频谱带和不详细讨论在super-low-frequency域。研究方法提高线圈的信噪比,斯Tumanski分析不同绕组线圈的方法的原理和特点,提出了一个线圈设计和参数优化方法,考虑信噪比和灵敏度(22]。解决线圈在低频域的可行性,伯奇等人设计了一个接收器组成的三轴正交线圈和一个24位声频数据记录卡片,并分析了接收机的定位效应理论和实验,证明它是可行的和实用的频率低于500赫兹和距离大于100米23]。

在这个工作中,基于一种新的信号生成和无线电传输机制,提出了一种机械天线结构,主要包括信号发射模块和信号接收模块。基于信号传输模块,一个分析模型,建立了旋转永磁辐射功率。基于信号接收模块,线圈被选中作为磁传感器接收信号基于辐射场源的辐射强度。线圈磁传感器,灵敏度基于比率的规范化描述方法coil-induced电势力量提出了热噪声电压。摘要原型SLF沟通原则是开发基于线圈灵敏度模型和辐射功率模型。分析模型的正确性和2移频键控通信的可行性进行实验验证了与发达的原型。

2。机械天线通信模型系统

2.1。机械天线结构

Super-low-frequency机械天线产生的机械振动信号通过永久磁铁或驻极体传输Super-low-frequency无线电波。驻极体或永久磁铁的核心辐射组件机械天线。驻极体和永久磁铁可以相当于电偶极和磁偶极子,分别。根据库仑ʼ年代法律,驻极体相当于指控的集合,可以等同于一个激励线圈;永久磁铁相当于磁偶极子的集合,可以等同于两个带电的飞机。选择机械天线场源模型通过比较两种等效模型的能力产生磁场的优点。永久磁铁的模型参数和激励线圈如表所示1。

永久磁铁的模型和激励线圈如图1。永磁体的磁化强度 ,和磁场强度的计算公式H是 在哪里N励磁线圈的匝数;我励磁电流;和l是有效的磁路励磁线圈的长度。

根据公式(1),一个励磁线圈的线径12 awg和匝数330应用励磁电流100可以辐射的磁场强度 。然而,12个awg线圈可以承受的最大电流14.9 A。因此,需要八个相同大小的激励线圈应用当前的12.5辐射的磁场强度 。因此,本文选择永久磁铁的辐射单元super-low-frequency机械天线。

为了更好地控制驱动电动机和接收通信信号,提出了一种机械天线结构如图2,主要包括信号发射模块和信号接收模块。信号传输模块主要由辐射场源(永磁)、驱动电机、电源转换器、控制器、信号发生器。所需的信号发生器发出的信号交流逆变器和电源转换器。逆变器输出信号来控制驱动电机的速度。驱动电动机驱动永磁生成时变磁场,辐射电磁波。信号接收模块主要由磁传感器和前置放大器。磁传感器接收到时变磁场信号并处理信号通过前置放大器获得通信信号并完成机械天线通信。

2.2。信息加载模块及其速度控制方法

与高频载波系统不同,super-low-frequency载波通信系统通常有一个窄的带宽,但不太容易受到外界干扰。super-low-frequency通信导航传感器系统,调制方法主要分为幅度调制、频率调制和相位调制。然而,由于SLF通信系统的波长非常长的操作,通常在non-far-field经营区域,振幅调制信息复杂,不易解调。相位调制需要精确控制电机ʼ转动的态度在不同的时间。这是难以实现保持汽车运行在10000 rpm或更多。因此,调频用于SLF机械天线通信调制。

调频目前使用如移频键控和MSK的恒包络调制方法。机械天线加载信息通过改变电场的旋转运动状态的来源。因此,频率参数需要被映射到旋转的磁场源生成旋转伺服系统的输入参数。

为了实现移频键控的加载信息,本文提出了一种基于场源信息加载方法旋转速度n控制,将频率调制映射到的平均转速的控制 。以2移频键控为例,图3是基于控制和显示了一个示意图的基于代码的数据生成相应的控制信号。

2.3。能量转换机械天线

旋转伺服系统的机械天线将输入转换为电力P_在场源的旋转扭矩,电磁辐射的能量来源,和无用的功率损耗。无用的功率损失包括电阻损耗,机械摩擦损失和介电损耗。电阻损耗包括电机铜损、控制器和电源转换器损失,等。机械摩擦损失包括克服摩擦引起的轴承,风的阻力,等介电损耗包括两部分,即:(1)核心电机的涡流和磁滞损耗;(2)近场能量储存在旋转磁场源生成一个时变磁场。因此,永磁同步电动机的机械输出功率可以表示为 在哪里P_R是电阻损失;是机械摩擦损失;电机的涡流和磁滞损耗的核心;介电损耗的时变电磁场产生的场源的旋转;和P_rad辐射功率。

根据上面的能量转换关系,机械天线的辐射效率可以被定义为

3所示。研究磁场分布特点和磁接收技术

目前,磁信号技术基本上是用于super-low-frequency电磁通信。开发一个原型机械天线满足通信需求是本研究的关键。在这项研究中,旋转永磁体的辐射强度和磁传感器的接收性能直接影响到交流的距离。至关重要。因此,研究时变磁场特征辐射通过旋转永磁体的磁传感器的敏感度。提供了理论参考的发展高性能机械天线通信模型。

3.1。旋转永磁体的磁场分布和衰减特性

3.1.1。旋转永磁的物理模型

旋转永磁的物理模型如图4,假设永久磁铁的尺寸l, ,和h。在无限均匀介质中,永磁以几何中心为原点,以一个恒定的旋转移动z设在与角速度ω。磁化方向和之间的角度y设在旋转开始在哪里 。

根据安培电流模型,均匀磁化永磁相当于安培电流在其表面。电流的方向箭头的方向,如图所示4,并给出等效面电流密度: 在哪里米相当于表面电流密度不变n的磁化方向的单位向量是永久磁铁本身。

在图4,表面电流分布在矩形极地表面磁化方向平行(四个脸贴上1、2、3和4在图4),没有表面电流的脸。

3.1.2。磁场分布和衰减特征

旋转永磁体的等效电流只在其表面分布,以及推迟势一个(r,t)如下: 在哪里传输介质的磁导率;R现场点之间的距离吗r和源点r′;c光的速度;积分域(四方的1、2、3和4标记在图4);和J(r′,t−R/c)是源点的表面电流密度r′在时间t′=t−R/c。

图中所示的永久磁铁4,推迟势一个(r,t)可以推导出如下: 在哪里 和V永磁体的剩磁和体积,分别; 是波数。

基于推迟势一个(r,t)和安培电流模型,方程的磁感应强度B(r,t)和电场E(r,t)的旋转永磁r得到: 在哪里是极极角,测试点的连接方向之间的夹角的起源和积极的方向z设在;方位角度,测试点的连接方向之间的角度和原点和积极的吗x设在方向; 传输介质的波阻抗,在哪里介质的介电常数。

在近场, 。从方程(7)和(8),磁场和电场强度在近场区域可以表示如下:

在近场,磁场强度B_附近产生的旋转永磁同时有三个组件r, ,和 。磁场强度的大小正比于永磁体的剩磁和衰减的三次方的通信距离r。磁场强度之间的相位差和电场强度 在附近地区,所以near-area字段是一个静态字段。

在远场 。从方程(7)和(8),磁砂电场强度在远场区域可以表示如下:

在远场,磁场强度B_远产生的旋转永磁同时有两个组件和 。在远场区域,磁场和电场强度与1 /振幅衰减r在阶段。因此,远场球面波,完全与能量辐射。

无损耗介质,辐射能量流年代一个旋转的永磁可以表示如下:

的辐射功率和能量流密度之间的关系,旋转永磁的辐射功率可以表示如下:

从方程(13),所产生的辐射功率的时变磁场的旋转永磁场附近成正比的平方剩余永久磁铁的磁性和体积,并四次沟通的距离成反比。从方程(14),时变磁场所产生的辐射功率远场的旋转永磁成正比的平方剩余永磁磁场和永磁体的体积和独立于通信距离。

3.2。磁传感器的敏感性研究

从方程(9)、永磁材料钕铁硼N52年级,剩余的1.38吨,和大小100×200毫米产生时变磁场强度在1公里125英尺的旋转运动。因此,磁传感器的分辨率在机械天线通信接收单位需要 和检测磁场范围需要不到125英尺。

3.2.1之上。磁传感器模型

今天,标准的磁传感器的探测范围和分辨率如表所示2。从表2可以看出,最优super-low-frequency时变磁场的磁传感器测量超导量子干涉仪和线圈。由于其结构简单,施工方便,性能稳定,线圈SLF交流环境的要求较低。方便建立天线通信结构。因此,在这项研究中,线圈被选中作为SLF机械天线信号接收模块。

根据电磁感应定律,线圈就会产生感应电势相同频率的时变磁场发射天线。线圈作为磁传感器,其最敏感的方向是正常的方向。因此,机械天线通信系统使用一个三轴正交矩形线圈的信号接收。时变磁场在空间任意方向是由检测时变磁场在X, Y, Z三轴正交线圈方向。

3.2.2。规范化的敏感性模型的磁传感器灵敏度

super-low-frequency机械天线采用三轴正交矩形线圈磁信号接收技术。能力开发一个线圈,满足通信需求是本研究的关键。在时变磁场,线圈的感应电压的平均值代表检测信号,和热噪声电压代表了检测信号的最小值。因此,在这项研究中,线圈灵敏度的当量比的特点是天线热噪声电压和时变磁场磁场诱导电压。灵敏度规范化模型提供理论依据高性能磁传感器线圈的设计。

(1)时变磁场磁场诱导电压。根据等效原理线圈的电气特性参数的分布,空心线圈的等效谐振电路模型如图5。在图中,U是output-induced线圈的电压;R线圈的等效电阻,即构成了线圈的导线的电阻;l是感应线圈的等效电感,它代表了线圈本身固有的特性,与当前无关;C线圈的等效电容,主要是现有的线圈之间的电容。

生成的时变磁场旋转永磁正弦信号的output-induced电压可以表示如下: 在哪里N线圈的匝数;一个单匝线圈的面积;永久磁铁的旋转角速度;f的工作频率旋转永磁;的入射方向之间的角度是时变磁场,线圈的轴线。当线圈轴是水平的,只显示接收线圈的位置,其值为0°。因此,cos ( )在公式(15)可以被忽略。

它可以看到从方程(15),线圈的数量N,线圈面积一个,工作频率f都是与线圈的感应电动势成正比。

(2)热噪声电压。在SLF域,波长(10³公里∼10⁴公里)的电磁波比线圈的宽度大得多。因此,线圈的绕组电容和表面皮肤效应可以忽略。磁感应线圈相当于一个感应装置包括一个电阻和一个电感器。其等效电路如图6。它由等效电阻R和等效电感l。

根据线圈电阻电阻的定义,可以表示如下: 在哪里线圈电阻率;d是线径;N线圈的匝数;和一个线圈的截面积。

根据毕奥萨伐尔定律,电感l不同形状的线圈可以表示如下: 在哪里c₁和c₂线圈形状系数,不同形状的线圈系数见表3。

super-low-frequency域,电磁波的波长在75赫兹(4000公里)远比边缘线圈长度,所以辐射电阻线圈的线圈电阻相比可以忽略不计。因此,检测信号的最小值是有限的线圈电阻产生的热噪声R_一个。RMS(均方根)热噪声电压V_Nt在线圈电阻R_一个可以表示为 在哪里K玻耳兹曼常量,K= 1.38×10⁻²³ws / K;T导体的绝对温度(K);测量系统的噪声带宽。RMS热噪声电压的单位 。

从公式可以看出(18),线圈的主要影响因素是线圈电阻热噪声电压R和噪声带宽 。

(3)磁感应线圈的灵敏度。磁感应线圈灵敏度年代被定义为的字段等效噪声密度,这相当于比coil-induced电动势的热噪声电压。换句话说,磁感应线圈灵敏度的磁场等效热噪声在1赫兹的带宽。让RMS热噪声电压1赫兹的带宽等于输出电压获得磁感应线圈的磁场强度测量信号。因此,磁感应线圈的灵敏度可以表示为

它可以看到从方程(19),接收天线的敏感性随频率增加而增大。然而,频率是一个外部因素,影响接收天线的敏感性。机械天线通信带宽的存在可以改变同一结构线圈的灵敏度。为了研究影响因素的变化在相同的结构线圈灵敏度沟通、线圈灵敏度的计算是1 /的规范化与标准化因素f。因此,归一化公式线圈灵敏度可以组织到方程(20.),它的单位是 :

从方程(16)和(20.)、几何参数之间的关系和磁感应线圈的灵敏度可以表示如下:

从方程(21),影响因素的敏感性磁感应线圈的参数本身。有一个线圈灵敏度之间的相关性及其转N,横截面积一个,线径d。因此,线圈灵敏度可以提高通过增加圈数,截面积,在容许线圈线径大小。因此,设计磁感应线圈的几何参数的准确性直接关系到线圈的敏感性模型的准确性。

4所示。仿真分析辐射场的衰减特性

Super-low-frequency机械天线长途通信设备的通信媒体主要是空气、土壤和海水。为了更好地研究其传播特性,本文采用仿真软件Ansoft模拟辐射场的衰减特征在不同的媒体。仿真模型如图7。相关的参数传输介质和永磁仿真模型如表所示4。

仿真结果进行处理得到相应的探测点的辐射强度不同的传播媒体。仿真结果处理获得军事曲线旋转永磁体的磁感应强度的三个传播媒体,如图8。传播特性曲线是安装使用Matlab传输介质的空气,和结果如图所示8。

从图可以看出8的辐射信号旋转永磁空气中的传播损耗最小,其次是土壤,和最大的传播损耗海水。在空气和土壤,时变磁场产生的旋转永磁体有基本相同的趋势。假设最低能被探测到的磁感应强度由接收天线是1元。当旋转永磁操作在75赫兹的频率,空气中的最大通信距离是147.5米,145年的土壤,73年的海水。事实上,一些SLF接收器可以检测信号的磁化率小于1元。因此,通信距离会更长。从拟合曲线传播介质的空气,众所周知,立方体的磁化率成反比的传播距离。这是证明旋转永磁体的数学模型是正确的。

5。原理样机开发和实验

基于机械天线通信结构和磁感应线圈,原理样机如图9构造。原理样机由三个主要部分组成:辐射单元,传播路径,接收单位。机械天线辐射单元传输信号通过信号发生器。变频器接收信号发生器的信号来控制电动机转速。电机驱动生成一个时变磁场的永磁,辐射电磁波。电磁波传播在空气中或地面,由磁感应器接收。机械天线接收单元接收到的信号通过一个三轴正交线圈。线圈接收到信号并将其传输到一个示波器,将模拟信号转换成数字信号。然后,数字信号发送到上面的电脑,和上电脑上执行的傅里叶变换的信号获取传输信号信息辐射单元,从而完成通信。

基于机械天线通信原理样机,实验是在旋转永磁辐射功率,线圈灵敏度和2移频键控通信。三轴正交的方形线圈的阻抗1Ω-1 mH开发为机械天线接收单位。驱动电动机的速度是0∼15000 r / min,对应于发射的电磁波是0∼250 Hz,不断调整。

5.1。辐射功率的影响实验

根据机械天线的通信原理模型图如图9和辐射功率模型(13),super-low-frequency机械天线实验平台如图10建立研究永磁体体积的影响辐射功率。驱动电动机的速度是3600 rad /分钟,和相应的电磁波辐射频率为60赫兹。永磁体采用4种径向磁化永久磁铁如表所示5,他们的时变磁场信号测量,分别。在这部作品中,4种永久磁铁的时变磁场信号进行了分析,计算出时变磁场磁感应强度值,并计算其辐射功率是通过结合方程(7)和(13)。永磁模型、时变磁场磁感应强度和辐射功率表所示5。产生的辐射功率旋转永磁拟合数据与方程(13)使用MATLAB获取实验拟合曲线和实验点如图11。

在这个实验中,四个永久磁铁有相同的材料和磁化能力。在图11,实验拟合曲线拟合实验获得的点。是一个一元二次函数拟合曲线方程的截距不为零。之间的相对误差方程系数的拟合曲线与理论值是16.4%。方程的非零截距的原因是永磁的实际体积之间的误差,通过实验测量体积。方程拟合曲线的分辨率大约是一样的辐射功率模型,表明旋转永磁的辐射功率正比于它的体积的平方。因此,其理论分析模型是可靠的。一些因素影响机械天线的通信距离如下:永磁体的体积和永磁体的剩磁。

5.2。线圈灵敏度的影响实验

如图12,本文构建了一个原型线圈灵敏度实验基于一个原型机械天线模型。在图12,一个是信号发生器和频率转换器,b是电机和永磁,它构成了辐射单元;c是一个三轴正交线圈,d是一个示波器,它构成一个接收单位。在辐射单元,一个时变磁场是由一个电机驱动的永磁,形成电磁波。电磁波的频率为75赫兹。通信距离是设置为6米。辐射单元选择轴向磁化永磁材料N48,剩余1.1吨,和大小 。根据方程(6),生成时变磁场强度的理论价值在6米旋转永磁是1.03 。接收单元采用铜线直径1毫米。

摘要线圈转身横截面积的影响单因素敏感性分析的方法。使线圈阻抗mH和设计线圈1、2和3根据方程(16)和(17)。研究线圈横截面积对灵敏度的影响,设计线圈1和3,只改变线圈横截面积一个,同时保持其他参数不变。研究线圈的影响取决于线圈的灵敏度,设计线圈2和3,只改变线圈N,同时保持其他参数不变。的详细几何线圈如表所示6。

时变磁场测量使用线圈1,线圈,线圈3,分别获得和感应电压6米在时域、频域是通过FFT变换的时域如图13。感应电压的均方根值如表所示7的时域图和频域图表明,时变磁场的工作频率为75赫兹,这是与电动机的转动频率相同。从方程(15),每个线圈的感应电压的均方根值的均方根值转化为时变磁场强度与理论值相比,结果如表所示7。

对比实验和理论价值的线圈1和3在表7可以看出,当线圈横截面积的增加从0.36 m²到2.82²,同样的时变磁场的测量误差降低了6.8%。通过对比实验和理论价值的线圈2和3,线圈的数量将从11个增加到21日和时变磁场测量误差相同的目标环境降低了3.89%。因此,线圈灵敏度可以通过增加线圈横截面积和提高。所有三个线圈的测量误差小于10%,这证明了规范化的线圈灵敏度分析模型是正确的,可用于不同型号的磁感应线圈的设计super-low-frequency机械天线。

5.3。通信实验

天线的通信是通过发射天线和接收天线之间的耦合来完成信息的交换和传输。传输的调制信号具有良好的渗透稳定的空气和各种媒体和信号不容易扭曲。2移频键控调制是一个二进制数字频率调制,调制方法如图3。本研究建立一个实验平台,如图12模拟2移频键控信号调制的无线通信实验。

传输信号是选为方波信号,如图14(a)。旋转60赫兹和200赫兹频率对应于输入电压为0.5 V和1.6 V,分别。当电动机接收到输入的方波信号,它驱动永磁旋转形成辐射场,和波形图如图14(b)从0到2.00 s,电动机的输入电压为1.6 V,和永磁体的辐射场频率为200赫兹。从2.00到4.00,电动机的输入电压为0.5 V,和辐射场永磁是60赫兹的频率。因此,调制率是70 Hz / s。这两个波形对应符号调制信号的1和0。的波形处理短时傅里叶变换得到时频域如图14(c)。

如图14输入信号波形的机械天线通信系统是几乎相同的输出信号的时频域。从图可以看出14(c),短时傅里叶变换的图像有一定斜率突然当频率发生变化。由于驱动电动机的速度的瞬态特性,是一个过程( )改变频率的时频域图剪切时,削减的频率变化。频率上升过程时间是0.102秒,频率下降过程时间是0.205秒。总变化过程 ,所以源的误比特率在2移频键控通信系统是7.68%。实验结果与预设条件相同的趋势和值,验证其有效性和可行性的旋转永久magnet-based super-low-frequency机械天线通信方法本文中描述的实际应用水平。

6。结论

传统SLF天线体积、能耗和效率低下。介绍了机械天线与旋转永磁辐射元素和一个三轴正交线圈接收元素。辐射单元,基于旋转永磁体的数学模型和辐射能力。接收单元,一个数学模型的基础上,建立了方形线圈尺寸参数和灵敏度。根据理论分析、仿真和实验结果,获得机械天线通信机制的一些特点如下:(1)机械的辐射单元天线的近场辐射功率正比于广场永磁体的体积。增加永磁体的体积可以增加辐射功率,从而增加通信距离。(2)机械天线接收单位,线圈灵敏度正比于线圈的匝数和面积。增加线圈面积,可以提高接收天线灵敏度,以增加通信距离。(3)机械天线的通信实验表明,机械天线可用于无线通信。此外,2移频键控信号的调制可以实现实时控制电机的速度。调制率是70 Hz / s,在沟通和误比特率是7.68%。

从上面,机械天线颠覆了ultra-low-frequency电磁波的激励。然而,与现有的ESA技术相比,机械天线不能显著增加的有效辐射功率相同的偶极矩条件下。现在,机械天线很难取代现有的高功率发射机。目前,国内外对机械天线的研究主要集中在辐射激发,实现模式,和实验验证。

数据可用性

使用的数据来支持本研究的结果包括在本文中。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

确认

这项工作是由中国国家自然科学基金(没有。51775078),开放基金的国家国际研究中心的结构(没有健康管理的关键组件。KFJJ20-02K),中国国家自然科学基金(没有。51005029)。