一种基于磁电天线的低频机械天线通信系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种基于磁电天线的低频机械天线通信系统，包括外壳装置由主壳体、握手槽、听筒孔、通话按键、话筒孔和机械天线组成，主壳体的内部设置有电池槽、话筒件、磁场信号接收装置、低频磁场信号发射装置和听筒件组成，磁场信号接收装置由磁力计、低噪声放大器、低噪声滤波器和频谱分析仪组成，低频磁场信号发射装置由发射器和功率放大器组成，发射器由磁致伸缩层和压电核心层组成，电池槽由电池件、电池扣板和交叉电极组成。本基于磁电天线的低频机械天线通信系统，具有抗干扰能力强，传输距离远且传播稳定可靠，穿透性通信，以克服传统天线通信方式基础设施过于庞大，减小尺寸、重量和功耗，便于携带的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种基于磁电天线的低频机械天线通信系统
本技术涉及低频通信
，具体为一种基于磁电天线的低频机械天线通信系统。
技术介绍
低频通信技术是利用无线电频谱中的超/极低频谱段进行无线通信的技术。射频技术已经主导了我们现代社会的无线通信方式。然而，射频技术仍然存在不足和限制，无法满足特定的通信要求。例如，地下和水下是具有挑战性的环境，由于密集介质中高频电磁波的吸收，射频通信被拒绝。对于潜艇通信，甚低频(VLF)波段(3–30千赫)信号具有相对较大的趋肤深度，用于穿透导电水。然而，甚低频带通信只能实现作为从基站到潜艇的单向传输。因为在甚低频波段，波长为10-100公里长，即使是一个电子小天线也有很大的尺寸，这对于安装在潜艇上是不切实际的。此外，对于工作在甚低频波段的基站发射机桅杆来说，与几十公里的波长相比，这些物理上巨大的无线电塔仍然是电小天线，辐射阻力低，但消耗巨大的功率。一个例子是甚低频发射机卡特勒，这是一个美国海军电台(NAA)，工作在24千赫，1.8兆瓦的输入功率。针对目前传统低频通信天线尺寸过大，在战时目标暴露等缺点，2017年1月6日DARPA提出了一种基于新机理的特/超低频无线发射机构想——AMEBA(AMechanicallyBasedAntenna)项目，目的从原理上改变产生低频电磁波的方式，并提出新机理初步给出三种原理性方案，分别为旋转电偶极子、旋转电单极子和旋转磁偶极子。自2017年以来，基于旋转磁体或旋转驻极体设计用于低频传输的机械天线的研究已经进行了多次。然而，这些方法仍然是低功率效率的，并且产生的磁场强度对于远程通信是有限的。目前针对该项目，本文提出一种基于磁电天线的机械天线通信系统设计，能够进一步减小低频天线尺寸，同时易于携带，适合在高机动、小空间等复杂环境下使用等优点。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种基于磁电天线的低频机械天线通信系统，具有抗干扰能力强，传输距离远且传播稳定可靠的优势，为了能够更好的应用低频通信，实现战略超远程，穿透性通信，以克服传统天线通信方式基础设施过于庞大，并显著减小现有低频通讯设备的尺寸、重量和功耗，便于携带的优点，解决了现有技术中的问题。为实现上述目的，本技术提供如下技术方案：一种基于磁电天线的低频机械天线通信系统，包括外壳装置由主壳体、握手槽、听筒孔、通话按键、话筒孔和机械天线件组成，主壳体的内部设置有电池槽、话筒件、磁场信号接收装置、低频磁场信号发射装置和听筒件组成，磁场信号接收装置由磁力计、低噪声放大器、低噪声滤波器和频谱分析仪组成，低频磁场信号发射装置由发射器、功率放大器和信号发生器组成，发射器由磁致伸缩层和压电核心层组成，信号发生器由交叉电极和压电核心层组成，电池槽由电池件、电池扣板和交叉电极组成，磁场信号接收装置与低频磁场信号发射装置电性连接产生通信信号。优选的，所述主壳体的两侧对称设置有握手槽，主壳体的另一侧面上部设置有听筒孔，听筒孔的下方设置有通话按键，通话按键的下方设置有话筒孔，主壳体的顶端设置有机械天线件。优选的，所述主壳体内部底端设置有电池槽，电池槽的内部安装电池件，电池槽上安装电池扣板，电池槽的侧面与交叉电极的一端电性连接，交叉电极产生交叉电流。优选的，所述电池槽的侧旁对应话筒孔的位置设置有话筒件，话筒件的侧旁设置有发射器，磁致伸缩层的中间设置有压电核心层，交叉电极的另一端与压电核心层电性连接。优选的，所述发射器的侧旁对应听筒孔的位置设置有听筒件，听筒件的侧旁设置有磁场信号接收装置，磁力计、低噪声放大器、低噪声滤波器和频谱分析仪采用电性连接。优选的，所述听筒件的另一侧旁设置有功率放大器，功率放大器与磁致伸缩层和压电核心层电性连接。优选的，所述通话按键从主壳体的侧面贯穿至内部与发射器连接，机械天线件从主壳体的顶端贯穿至内部与磁力计和功率放大器电性连接。与现有技术相比，本技术的有益效果如下：本基于磁电天线的低频机械天线通信系统，通过压电核心层与磁致伸缩层之间的机械耦合变化，最终产生低频磁场信号，能够大幅度减少所需天线的尺寸和功耗，节省空间和资源，机械天线向接收方向发射，抗干扰能力强，传输距离远且传播稳定可靠，同时磁力计的使用，与电场信号相比，磁场信号在传播过程中受到的干扰小，因此能够精准捕捉微小的磁场信号，精确度高，通过主壳体将装置进行封装克服了传统天线通信方式基础设施过于庞大，显著减小现有低频通讯设备的尺寸、重量和功耗，便于携带。附图说明图1为本技术的整体结构立体示意图；图2为本技术的整体正面内部结构截面图；图3为本技术的整体侧面内部结构截面图；图4为本技术的外壳装置底部结构平面示意图；图5为本技术的通信系统的模块图；图6为本技术的低频磁场信号发射模块图；图7为本技术的磁场信号接收模块图。图中：1、外壳装置；11、主壳体；12、握手槽；13、听筒孔；14、通话按键；15、话筒孔；16、机械天线件；2、电池槽；21、电池件；22、电池扣板；23、交叉电极；3、话筒件；4、发射器；41、磁致伸缩层；42、压电核心层；5、磁场信号接收装置；51、磁力计；52、低噪声放大器；53、低噪声滤波器；54、频谱分析仪；6、低频磁场信号发射装置；61、功率放大器；7、听筒件；9、信号发生器。具体实施方式下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。请参阅图1-7，一种基于磁电天线的低频机械天线通信系统，包括外壳装置1由主壳体11、握手槽12、听筒孔13、通话按键14、话筒孔15和机械天线件16组成，主壳体11的内部设置有电池槽2、话筒件3、磁场信号接收装置5、低频磁场信号发射装置6和听筒件7组成，磁场信号接收装置5由磁力计51、低噪声放大器52、低噪声滤波器53和频谱分析仪54组成，低频磁场信号发射装置6由发射器4、功率放大器61和信号发生器9组成，发射器4由磁致伸缩层41和压电核心层42组成，信号发生器9由交叉电极23和压电核心层42组成，电池槽2由电池件21、电池扣板22和交叉电极23组成，磁场信号接收装置5与低频磁场信号发射装置6电性连接产生通信信号，主壳体11的两侧对称设置有握手槽12，主壳体11的另一侧面上部设置有听筒孔13，听筒孔13的下方设置有通话按键14，通话按键14的下方设置有话筒孔15，主壳体11的顶端设置有机械天线件16，主壳体11内部底端设置有电池槽2，电池槽2的内部安装电池件21，电池槽2上安装电池扣板22，电池槽2的侧面与交叉电极23的一端电性连接，交叉电极23产生交叉电流，电池槽2的侧旁对应话筒孔15的位置设置有话筒件3，话筒件3的侧旁设置有发射器4，磁致伸缩层本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于磁电天线的低频机械天线通信系统，包括外壳装置（1），其特征在于：所述外壳装置（1）由主壳体（11）、握手槽（12）、听筒孔（13）、通话按键（14）、话筒孔（15）和机械天线件（16）组成，主壳体（11）的内部设置有电池槽（2）、话筒件（3）、磁场信号接收装置（5）、低频磁场信号发射装置（6）和听筒件（7）组成，磁场信号接收装置（5）由磁力计（51）、低噪声放大器（52）、低噪声滤波器（53）和频谱分析仪（54）组成，低频磁场信号发射装置（6）由发射器（4）、功率放大器（61）和信号发生器（9）组成，发射器（4）由磁致伸缩层（41）和压电核心层（42）组成，信号发生器（9）由交叉电极（23）和压电核心层（42）组成，电池槽（2）由电池件（21）、电池扣板（22）和交叉电极（23）组成，磁场信号接收装置（5）与低频磁场信号发射装置（6）电性连接产生通信信号。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于磁电天线的低频机械天线通信系统，包括外壳装置（1），其特征在于：所述外壳装置（1）由主壳体（11）、握手槽（12）、听筒孔（13）、通话按键（14）、话筒孔（15）和机械天线件（16）组成，主壳体（11）的内部设置有电池槽（2）、话筒件（3）、磁场信号接收装置（5）、低频磁场信号发射装置（6）和听筒件（7）组成，磁场信号接收装置（5）由磁力计（51）、低噪声放大器（52）、低噪声滤波器（53）和频谱分析仪（54）组成，低频磁场信号发射装置（6）由发射器（4）、功率放大器（61）和信号发生器（9）组成，发射器（4）由磁致伸缩层（41）和压电核心层（42）组成，信号发生器（9）由交叉电极（23）和压电核心层（42）组成，电池槽（2）由电池件（21）、电池扣板（22）和交叉电极（23）组成，磁场信号接收装置（5）与低频磁场信号发射装置（6）电性连接产生通信信号。


2.根据权利要求1所述的一种基于磁电天线的低频机械天线通信系统，其特征在于，所述主壳体（11）的两侧对称设置有握手槽（12），主壳体（11）的另一侧面上部设置有听筒孔（13），听筒孔（13）的下方设置有通话按键（14），通话按键（14）的下方设置有话筒孔（15），主壳体（11）的顶端设置有机械天线件（16）。


3.根据权利要求1所述的一种基于磁电天线的低频机械天线通信系统，其特征在于，所述主壳体（11）内部底端设置有电池槽（2），...

【专利技术属性】
技术研发人员：牛有田，王照迪，周康泼，郭松浩，王喆，李贝，赵修坤，张玉杰，
申请(专利权)人：河南师范大学，
类型：新型
国别省市：河南;41