[發明專利]一種透地磁場通信裝置

有效

• 申請號: 201911178783.1
• 申請日: 2019-11-27
• 公開（公告）號: CN111030712B
• 公開（公告）日: 2021-08-06
• 發明（設計）人: 時洪宇;袁彭;宋曉林;史鈺峰;邵思霈
• 申請（專利權）人: 山東航天電子技術研究所
• 主分類號: H04B1/04
• 分類號: H04B1/04;H04B1/10;H04B1/16
• 代理公司: 北京金碩果知識產權代理事務所(普通合伙) 11259
• 代理人: 李丹鳳

本發明屬于無線通信技術領域，公開了一種透地磁場通信裝置。包括信號發生裝置和信號接收裝置,其中，所述信號發生裝置包括坡莫合金磁場發生器,所述坡莫合金磁場發生器包括電容、線圈和坡莫合金磁芯，所述坡莫合金磁芯為鐵鎳合金材質長方體磁芯，所述長方體磁芯是由數片長方體磁片疊加粘接而成，所述線圈為銅漆包線，所述線圈繞制在所述坡莫合金磁芯中央位置，所述電容并聯接在所述線圈兩端；所述信號接收裝置包括原子磁力儀，所述破莫合金磁場發生器與所述原子磁力儀構成磁感應透地通信信道。該裝置與傳統鐵氧體磁芯相比具有更高的磁導率，能夠提高發射磁場強度。

技術領域

本發明涉及無線通信技術領域，特別涉及一種透地磁場通信裝置。

背景技術

井下與地面的有線通信設施易受到自然災害、緊急事故等因素破壞，造成通信癱瘓，現有井下無線通信系統基于電磁波傳輸原理實現，存在通信信號微弱、信道不穩定和繞射及透射通信能力差的缺點。

磁場透地通信系統利用低頻磁場作為信號傳播的載體，信道不受地質結構影響，相比電磁波通信方法的穿透能力更強。現有技術中有研究采用鐵氧體磁場發生器發射通信磁場，TMR磁電阻作為磁場接收器，其通信距離由發射磁場強度及TMR磁電阻的靈敏度決定，但是其磁導率太低，加上磁芯會產生渦流損耗，最終會降低磁場的發射強度。因此，提供一種通信信號較強、信道穩定、繞射及透射通信能力較強的透地磁場通信裝置，具有重要意義。

發明內容

為了解決現有技術中的透地磁場通信裝置其通信信號微弱、信道不穩定、繞射及透射通信能力差的問題，本發明提供了一種透地磁場通信裝置。

為了解決上述技術問題，本發明采用以下技術方案：

一種透地磁場通信裝置，包括信號發生裝置和信號接收裝置,其中，所述信號發生裝置包括坡莫合金磁場發生器,所述坡莫合金磁場發生器包括電容、線圈和坡莫合金磁芯，所述坡莫合金磁芯為鐵鎳合金材質長方體磁芯，所述長方體磁芯是由數片長方體磁片疊加粘接而成，所述線圈為銅漆包線，所述線圈繞制在所述坡莫合金磁芯中央位置，所述電容并聯接在所述線圈兩端；所述信號接收裝置包括原子磁力儀,所述破莫合金磁場發生器與所述原子磁力儀構成磁感應透地通信信道。

本發明提供的所述長方體磁片厚度不超過0.1mm，所述長方體磁芯的截面邊長不小于1cm，長度不小于60cm，所述坡莫合金磁芯的有效磁導率為μ_app，

其中，lc為磁芯的長度，d為磁芯的截面等效直徑，d可以根據下面公式計算，

本發明提供的線圈的直徑不小于1mm，所述線圈的匝數不小于100匝，所述電容的耐高壓達到200V以上。

本發明所述坡莫合金磁場發生器通過線圈的電感與并聯連接的電容產生諧振作用從而發射通信磁場，電感值為7mH，并聯電容12的容值為33uF，通信頻率為330Hz。

所述電容的容值C與基帶頻率f的關系為，

其中，L為線圈電感，所述線圈電感由磁芯形狀及磁導率、繞線匝數決定，可由阻抗分析儀測定；

所述磁感應強度為，

其中，μ₀為真空磁導率，μ_r材料的相對磁導率，Z為軸向通信距離，R為線圈半徑，I為流過線圈的電流，N代表線圈匝數。