[發(fā)明專利]用于水下超低頻信號接收的磁性天線裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811080531.0
• 申請日: 2018-09-17
• 公開（公告）號: CN109244625B
• 公開（公告）日: 2021-04-06
• 發(fā)明（設計）人: 譚嘯;遲惠文;張巍偉;王桂葉
• 申請（專利權）人: 北京北廣科技股份有限公司
• 主分類號: H01Q1/04
• 分類號: H01Q1/04;H01Q21/06;H01Q5/20
• 代理公司: 北京市科名專利代理事務所(特殊普通合伙) 11468
• 代理人: 陳朝陽

本發(fā)明公開了一種用于水下超低頻信號接收的磁性天線裝置，包括上下平行且間隔設置的上層天線陣列和下層天線陣列；上層天線陣列包括同一水平面內呈正方形分布的第一磁性天線、第二磁性天線、第三磁性天線、第四磁性天線；下層天線陣列與上層天線陣列結構相同，各磁性天線間填充有慢波材料。本發(fā)明采取陣列天線設計，分為上下兩層，可實現(xiàn)信號全向接收，同時，根據磁性天線方向性濾波特性以及表現(xiàn)在各磁性天線輸出波形強度和頻譜強度的差異，確定超低頻信號的來波來向，并確定接近來波的上下兩根磁性天線采集的來波信號為在該時刻的較可信樣本，再通過濾波和噪聲抵消將得到的樣本進行處理，得到超低頻信號。

技術領域

本發(fā)明涉及深水通信技術領域，尤其涉及一種用于水下超低頻信號接收的磁性天線裝置。

背景技術

超低頻(SLF)通信是我國目前唯一的深水通信技術，水下航行器使用拖曳天線在水下接收超低頻無線電信號，達成水面與水下航行器的單向通信。拖曳天線是一種電天線，雖然能夠實現(xiàn)超低頻信號的接收，但是天線總長度約幾百米，存在的主要問題如下：

1.拖曳天線嚴重影響水下航行器的機動性

由于拖曳天線目前沒有解決全向接收的問題，在收信時必須調整水下航行器航向到規(guī)定的航向上，對水下航行器的航向有嚴重限制。拖曳天線釋放后處于水下航行器尾流中，受尾流影響造成拖曳天線擺動，天線產生電磁干擾噪聲，影響水下航行器收信質量，造成水下航行器收信時航速受到限制。

2.拖曳天線嚴重影響水下航行器的安全性

拖曳天線系統(tǒng)使用卷揚機構來釋放和回收，而卷揚系統(tǒng)在工作時會發(fā)出噪聲，增大水下航行器聲暴露的可能性。拖曳天線釋放后在水下航行器后面，長度達到800m，會在特殊情況下與螺旋槳等尾部結構碰撞纏繞，且容易被拖網漁船、水面商船等碰撞，造成水下航行器部件損壞。拖曳天線與拖曳聲吶等裝備使用時互相沖突，不可以同時使用這兩種裝備，否則會造成拖曳部分纏繞拉扯，甚至脫落。

3.拖曳天線嚴重影響通信的實時性。

拖曳天線非全向天線，只有在約定時間水下航行器調整航向后才能通信，無法全時、實時收信。水下航行器在機動受限或者緊急情況下無法調整航向時，通信聯(lián)絡無法及時達成，且錯過本次收信只能等待下一個收信點。通信的實時性無法保證。

為了克服拖曳天線的缺點，國外已有采用磁性天線作為接收天線的水下航行器，但通信頻段為甚低頻(VLF)，還無法達到通過使用磁性天線接收超低頻頻段信號的目的。

然而超低頻收信效果取決于兩個因素，其一是收信深度上的信號強度，其二是收信深度上的信噪比。目前經過計算和試驗，采用單根磁性天線可在100米深度上可靠收信，信號強度和磁性天線靈敏度指標達標，信噪比也符合收信要求。但是把收信天線安裝在水下航行器殼體上時，水下航行器噪聲將極大影響收信深度上的信噪比，使得信噪比指標不滿足收信要求。在磁場天線靈敏度等指標滿足要求的前提下，要實現(xiàn)磁性天線在水下航行器上接收超低頻信號的功能，最關鍵的問題是如何克服水下航行器本身產生的噪聲。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的是提供一種用于水下超低頻信號接收的磁性天線裝置。

為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明的技術方案是：一種用于水下超低頻信號接收的磁性天線裝置，包括上下平行且間隔設置的上層天線陣列和下層天線陣列；上層天線陣列包括同一水平面內呈正方形分布的第一磁性天線、第二磁性天線、第三磁性天線、第四磁性天線；下層天線陣列與上層天線陣列結構相同，包括第五磁性天線、第六磁性天線、第七磁性天線、第八磁性天線，第五磁性天線平行于第一磁性天線，第六磁性天線平行于第二磁性天線，第七磁性天線平行于第三磁性天線，第八磁性天線平行于第四磁性天線；所述第一磁性天線、第二磁性天線、第三磁性天線、第四磁性天線、第五磁性天線、第六磁性天線、第七磁性天線、第八磁性天線間填充有慢波材料；