基于超导磁体的甚低频机械发信天线制造技术

本发明专利技术公开了一种基于超导磁体的甚低频机械发信天线，包括闭环运行的超导磁体，传动轴承，电机，真空罩，冷却系统，充磁系统；其中闭环运行超导磁体提供稳定且高强度的磁场；传动轴承连接电机与超导磁体，电机带动超导磁体旋转产生电磁场发出信号，超导磁体工作在真空罩内部；冷却系统给超导磁体提供低温环境，保证其处于超导态；充磁系统用于超导磁体充磁。本发明专利技术提供的一种基于超导磁体的低频电磁通信系统机械发信天线具有体积小，传播距离远，对水下和地面穿透性强等优势。水下和地面穿透性强等优势。水下和地面穿透性强等优势。

【技术实现步骤摘要】
基于超导磁体的甚低频机械发信天线


[0001]本专利技术属于电磁通信的
，更具体地，涉及一种低频电磁通信系统机械发信天线。

技术介绍

[0002]由于目前低频通信天线必须与所选择的频率实现谐振，这就意味着天线的尺寸与频率有直接关系，这一基本关系很多年以来一直是低频通信领域的主要障碍，例如，一台3kHz的发射机将需要相当于波长一半长度的天线，即5km长，因此现有的ULF和VLF通信设备成本高昂，体系结构庞大，功率消耗过高。例如：美海军为实现与水下核潜艇的通信，在缅因州建造的VLF发射装置占地超过8平方千米，发射塔高达300米，电源功率达兆瓦级。
[0003]美国国防高级研究计划局(DARPA)提出机械天线(A MEchanically Based Antenna，AMEBA)研究项目，目标是通过驱使驻极体或永磁体机械运动，以产生超低频时变场的电磁波信号用于水下或地下通信。与传统的电激励天线技术不同，机械天线将机械能向电磁能转换，不需要阻抗匹配网络，能够实现高效、小型化的超低频发信机。
[0004]针对目前驻极体和永磁体的制造水平和材质性能而言，驻极体需要维持恒定电极矩难度较大，技术实现条件苛刻；故现在试验中的机械天线大都采用汝铁硼永磁体，但该永磁体磁场强度最大不超过2T，强度依旧有限。
[0005]因此，迫切需求一种基于新的辐射源材料的机械发信天线，以满足水下、地下和建筑物内等“无线通信盲区”的远距离可靠通信，并且具有尺寸小、重量轻、功耗低等优势，能够解决现有长波通信设施的不足。

技术实现思路

[0006]本专利技术提供了一种基于超导磁体的低频电磁通信系统机械发信天线，可以实现天线小型化，满足水下、地下等远距离通信要求。
[0007]按照本专利技术实施例的一个方面，提供了一种基于超导磁体的机械发信天线，包括闭环运行的超导磁体、连接轴承、电机、真空罩、冷却系统和充磁系统。闭环运行的超导磁体为辐射源，用以产生高强度稳定的磁场，并保证其在机械旋转过程中不会失超。轴承具有较强的支撑能力，用于连接电机和超导磁体，在旋转过程中保证摩擦阻力尽可能的小。电机具有平滑的调频、调速能力，可以满足不同频率的信号需求，此外，电机在运行过程中能够保持稳定。真空罩和冷却系统配合使用，为闭环运行的超导磁体旋转提供环境，超导磁体处于真空罩，以减小旋转过程中的阻力，冷却系统使超导磁体处于超导态，保持其能够稳定地闭环运行。充磁系统处于真空罩外部空间，用于对超导磁体进行无接触充磁，保证超导磁体的场强值满足要求，具体装置如磁通泵。选用超导体来制作信号辐射源的机械天线具有比常规永磁体更大的场强，天线的体积更小，辐射效率更高，使现有的低频电磁通信系统的信号传播距离更远，应用场景更广。
[0008]本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：
[0009](1)由于本专利技术提供的基于超导磁体的低频电磁通信系统机械发信天线采用闭环运行的超导磁体作为辐射源，解决了常规永磁体场强不足的问题，能够使信号传播的距离更远，甚低频情况下可以穿透的水下和地下的深度更深，保证了深海电磁通信的要求；
[0010](2)由于本专利技术提供的基于超导磁体的低频电磁通信系统机械发信天线采用电机、轴承、超导磁体连接一体化结构形式，能够通过调节电机来控制所发射出的信号频率，调制信号的方式多样化。
附图说明
[0011]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单的介绍。
[0012]图1是本专利技术一实施例提供的基于超导磁体的低频电磁通信系统机械发信天线示意图；
具体实施方式
[0013]运行原理：根据麦克斯韦方程组，电磁波的本质是一系列互相交变转化的正交电磁场，而天线的作用是产生第一个变化的电场(或者磁场)，从而激发出电磁波。在这个理论的指导下，通过旋转超导磁体能够激励并发出电磁波，进行电磁通信。
[0014]如图1所示，一种基于超导磁体的机械发信天线，包括电机1、轴承2、真空罩3、闭环运行的超导磁体4、冷却系统和充磁系统。
[0015]闭环运行的超导磁体4为辐射源，用以产生高强度稳定的磁场，并保证其在机械旋转过程中不会失超。
[0016]轴承2具有较强的支撑能力，用于支撑连接电机1和超导磁体4的轴5，在旋转过程中保证摩擦阻力尽可能的小。
[0017]电机1具有平滑的调频、调速能力，可以满足不同频率的信号需求，此外，电机1在运行过程中能够保持稳定。
[0018]真空罩3和冷却系统配合使用，为闭环运行的超导磁体4旋转提供环境，超导磁体4处于真空罩，以减小旋转过程中的阻力，冷却系统使超导磁体4处于超导态，保持其能够稳定地闭环运行。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于超导磁体的甚低频机械发信天线，其特征在于，包括：超导磁体，所述超导磁体处于真空罩内作为辐射源闭环运行，以产生高强度稳定的磁场；电机，所述电机驱动所述超导磁体机械旋转；冷却系统，所述冷却系统使所述超导磁体处于超导态，保持其能够稳定地闭环运行；以...

【专利技术属性】
技术研发人员：何杰，罗成，王琦思，查明，杨紫含，
申请(专利权)人：武汉科技大学，
类型：发明
国别省市：