電磁波在地下的傳播與在空氣中相比,最主要的區(qū)別就是衰減嚴重,極大地限制了通信距離。為了克服大地的衰減作用,需要采用甚低頻或者超低頻電磁波進行通信,但這樣不但使得信道容量很小,而且需要尺寸很大的天線。本文的研究是基于負磁導(dǎo)率超材料特性設(shè)計并優(yōu)化天線結(jié)構(gòu),依據(jù)主要是磁感應(yīng)通信原理,著重于解決天線面積過大、通信距離過短兩個問題。本課題主要研究內(nèi)容是在2MHz工作頻率的前提下,對半徑為0.05m、匝數(shù)為8匝的線圈天線結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化,優(yōu)化天線的內(nèi)部線圈半徑為0.015m,優(yōu)化后天線球的半徑為0.05m。論文工作主要分為三個階段為:(1)選擇合適的線圈類型、驗證超材料殼的材料增強作用,并確定超材料殼的厚度。仿真分別采用了圓形、方形線圈進行分析,驗證了圓形線圈的磁場分布更均勻;然后從理論分析了超材料殼的最佳厚度,并驗證了半徑為0.05m的超材料天線球,其超材料外殼的最佳厚度為0.025m。(2)通過加入鐵氧體和鋼棒的方式對內(nèi)部線圈進行優(yōu)化。鐵氧體選擇了鎳鋅鐵氧體,鋼棒選擇了不銹鋼棒,然后基于FEKO軟件建立了相關(guān)模型進行了優(yōu)化,得出了最佳尺寸;最后將完整優(yōu)化模型帶入到Comsol軟件中進行地下模型的仿...

【文章頁數(shù)】：82 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
1 緒論
    1.1 研究背景
    1.2 研究目的及意義
    1.3 國內(nèi)外無線傳感器研究現(xiàn)狀
    1.4 論文主要工作和結(jié)構(gòu)安排
2 基于材料增強埋地天線的相關(guān)機理
    2.1 引言
    2.2 基于埋地環(huán)形天線的基本原理
    2.3 磁通信原理
    2.4 球貝塞爾方程
    2.5 電磁場數(shù)值計算方法
    2.6 本章小結(jié)
3 材料增強天線的基本機理及其結(jié)構(gòu)
    3.1 環(huán)形天線
    3.2 超材料天線結(jié)構(gòu)配置
    3.3 負磁導(dǎo)率超材料的增強作用
    3.4 本章小結(jié)
4 埋地天線的結(jié)構(gòu)優(yōu)化
    4.1 基于FEKO軟件建模的理論基礎(chǔ)
    4.2 基于鐵氧體的天線模型建立與仿真
    4.3 基于鐵氧體的天線結(jié)構(gòu)優(yōu)化
    4.4 基于鋼棒的天線結(jié)構(gòu)優(yōu)化
    4.5 優(yōu)化驗證
    4.6 本章小結(jié)
5 埋地天線特性分析
    5.1 天線放置問題
    5.2 磁中繼通信
    5.3 匹配問題
    5.4 本章小結(jié)
6 總結(jié)與展望
    6.1 總結(jié)
    6.2 展望
參考文獻
致謝
攻讀碩士學(xué)位期間學(xué)術(shù)成果



本文編號：3870618