[發(fā)明專利]一種基于振動(dòng)形式的永磁體機(jī)械天線系統(tǒng)及通信方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110783812.8
• 申請日: 2021-07-12
• 公開（公告）號(hào): CN113517551A
• 公開（公告）日: 2021-10-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 畢科;郭孟豪;潘緒超;許建春;雷鳴
• 申請（專利權(quán)）人: 北京郵電大學(xué);南京理工大學(xué)
• 主分類號(hào): H01Q1/36
• 分類號(hào): H01Q1/36;H01Q1/50
• 代理公司: 北京超凡宏宇專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 11463
• 代理人: 張麗

本發(fā)明提供一種基于振動(dòng)形式的永磁體機(jī)械天線系統(tǒng)及通信方法，該機(jī)械天線系統(tǒng)包括機(jī)械振動(dòng)源、連接器和永磁體；所述連接器用于連接所述機(jī)械振動(dòng)源和所述永磁體；所述機(jī)械振動(dòng)源線性往復(fù)振動(dòng)，帶動(dòng)所述永磁體線性往復(fù)振動(dòng)，所述永磁體線性往復(fù)振動(dòng)產(chǎn)生電磁波信號(hào)，該機(jī)械天線系統(tǒng)發(fā)射的電磁波頻率可以通過機(jī)械振動(dòng)源的振動(dòng)頻率調(diào)節(jié)，機(jī)械振動(dòng)源的振動(dòng)頻率與電磁波的發(fā)射頻率相同，本發(fā)明技術(shù)方案提供了一種不同于現(xiàn)有技術(shù)的永磁體機(jī)械天線系統(tǒng)，本方案不需要使用旋轉(zhuǎn)電機(jī)，安全性高，天線使用壽命長，天線設(shè)備安裝更簡單，并且本方案的機(jī)械天線系統(tǒng)發(fā)射的低頻信號(hào)比現(xiàn)有技術(shù)的機(jī)械天線系統(tǒng)發(fā)射的低頻信號(hào)更強(qiáng)或相當(dāng)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于振動(dòng)形式的永磁體機(jī)械天線系統(tǒng)及通信方法。

背景技術(shù)

低頻電磁波的應(yīng)用范圍十分的廣泛，電磁波的頻率越低，其波長就越長，穿透能力越強(qiáng)。低頻電磁波可以在地底，海水等極端環(huán)境中傳播，其具有傳播距離遠(yuǎn)，可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)。

現(xiàn)有的低頻電磁波天線尺寸龐大，輻射電阻小，帶寬窄，必須進(jìn)行阻抗匹配，但這會(huì)顯著增加損耗，導(dǎo)致超低頻天線輻射效率很低。美國的超低頻對潛發(fā)射信臺(tái)占地面積很大，發(fā)信功率達(dá)到兆瓦量級(jí)。

基于永磁體的機(jī)械天線與傳統(tǒng)天線不同，機(jī)械天線能完成機(jī)械能向電磁能的轉(zhuǎn)換，可以實(shí)現(xiàn)天線的小型化。利用高性能的永磁體，機(jī)械天線不需要消耗能量就可以產(chǎn)生靜態(tài)強(qiáng)磁場，而傳統(tǒng)的電小天線需要消耗巨大能量才可以產(chǎn)生等效磁場，由于沒有高電抗，機(jī)械天線可以不需要阻抗匹配，也節(jié)省了其帶來的能量損耗，進(jìn)一步提高輻射效率。

機(jī)械天線的信息加載一般在其機(jī)械驅(qū)動(dòng)環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)，它的低損耗的特點(diǎn)，使其可以利用很小的能量直接產(chǎn)生低頻電磁波用以信息加載。因此永磁體機(jī)械天線有望實(shí)現(xiàn)低頻發(fā)射天線的小型化，從而使得其應(yīng)用范圍更加廣泛。

現(xiàn)有技術(shù)中，永磁體機(jī)械天線的實(shí)現(xiàn)形式主要是使永磁體旋轉(zhuǎn)，通過改變不同的轉(zhuǎn)速來實(shí)現(xiàn)不同頻率的電磁波傳播。但是旋轉(zhuǎn)方式驅(qū)動(dòng)永磁體，需要電機(jī)轉(zhuǎn)速較大，例如發(fā)射100Hz的電磁波信號(hào)，需要電機(jī)的轉(zhuǎn)速達(dá)到6000轉(zhuǎn)每分鐘，而電機(jī)長時(shí)間高速運(yùn)轉(zhuǎn)，發(fā)熱量較大，易損壞電機(jī)，并且高速運(yùn)轉(zhuǎn)的電機(jī)如果固定不好，易造成安全事故。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種基于振動(dòng)形式的永磁體機(jī)械天線系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有旋轉(zhuǎn)方式驅(qū)動(dòng)永磁體天線易損壞電機(jī)和存在安全事故的問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種基于振動(dòng)形式的永磁體機(jī)械天線系統(tǒng)，包括機(jī)械振動(dòng)源、連接器和永磁體；

所述連接器用于連接所述機(jī)械振動(dòng)源和所述永磁體；

所述機(jī)械振動(dòng)源線性往復(fù)振動(dòng)，帶動(dòng)所述永磁體線性往復(fù)振動(dòng)，所述永磁體線性往復(fù)振動(dòng)產(chǎn)生電磁波信號(hào)。

在一實(shí)施例中，所述永磁體的往復(fù)振動(dòng)方向與所述永磁體的磁極連接線方向相同。

在另一實(shí)施例中，所述永磁體的往復(fù)振動(dòng)方向與所述永磁體的正面垂直。

可選地，所述機(jī)械振動(dòng)源的振動(dòng)方程為Asin(2π×f×t)，其中f為振動(dòng)頻率，A為振幅。

可選地，所述振動(dòng)頻率為300-30000Hz。

可選地，所述永磁體為NdFeB型永磁體，長為4cm～10cm，寬為1～3cm，高為0.5-1.5cm，所述永磁體的磁極在其長邊的兩端。

進(jìn)一步地，所述NdFeB型永磁體長為6cm，寬為2cm，高為1cm。

可選地，所述連接器為高分子聚合材料，所述連接器具有絕緣性。

在一實(shí)施例中，所述連接器朝向所述永磁體的一端設(shè)置有安裝槽，所述永磁體的一長端與所述安裝槽過盈配合，所述連接器背向所述安裝槽的一端連接所述機(jī)械振動(dòng)源。