【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于通信，具体涉及一种磁棒天线结构。
技术介绍
1、水下通信技术一直是通信领域的前沿技术，常用于水下网络、水下资源开发、水下文化考古及军事等众多领域，当前的水下通信技术主要有水声通信、水下光通信和水下电磁波通信等。
2、水声通信技术具备的一大优势在于其能够覆盖较长的传输距离。然而，该技术在应用时也面临显著挑战，主要包括信道环境的复杂多变、显著的传播时延以及相对较低的通信速率。水下光通信的优势在于高速率、低衰减，适合清澈水域大容量信息传输，但在水质浑浊时衰减加剧，通信距离大幅缩短，且设备对准要求很高，极易受到水下光照条件影响。
3、除了这两种通信方式外，电磁波通信也展现出一定的应用潜力。但是，水下无线环境与陆地截然不同，特别是电磁波在水下高频段传播时会遭遇较高损耗，这就要求通信系统需采用低频段以实现有效信号传输。频率的降低伴随着波长的增长，进而要求发射与接收电磁波的通信天线尺寸相应增大，这在某种程度上给设备的小型化设计带来了不小的困难。
4、水下磁感应通信是近年来新兴的一种水下通信方式，其优势主要体现在抗电磁干扰能力强、传输稳定可靠方面。由于磁场不易被水吸收，水体的磁导率高于空气磁导率，磁感应通信能够在较长距离内保持信号的稳定传输，尤其在复杂水下环境中表现突出。此外，该技术不受光线限制，适用于全天候、全时段通信。
5、然而，现有的水下磁感应通信中，线圈通信出现了通信距离短，结构不够稳定会产生水中位移导致通信角度敏感等问题，且改进后的正交全向线圈，如图1所示，因为是一种同圆心
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种磁棒天线结构，解决现有通信线圈结构不稳定或制作难度高的问题。
2、为解决上述技术问题，本专利技术是采用下述技术方案实现的：
3、第一方面，本专利技术提供了一种磁棒天线结构，包括：连接座和三个磁棒天线，所述磁棒天线为缠绕有线圈的磁棒，所述磁棒天线两两正交，所述磁棒天线固定于所述连接座，所述连接座采用非磁性材料；
4、所述磁棒天线分别外接有谐振电路，所述谐振电路包括谐振电容和谐振电感；
5、所述磁棒天线结构的通信方法包括：
6、s1：根据通信需求确定通信参数，并获取磁棒天线的结构参数；
7、所述通信参数包括最小频率带宽；
8、s2：根据步骤s1获取的结构参数计算磁棒天线的分布电感；
9、s3：根据步骤s2计算的分布电感计算频率带宽；
10、s4：根据步骤s3计算的频率带宽判断磁棒天线的结构参数是否符合通信需求；
11、当步骤s3计算的频率带宽大于步骤s1获取的最小频率带宽，则磁棒天线的结构参数符合通信需求。
12、前述的磁棒天线结构，步骤s1中通信参数还包括通信频率，将步骤s1确定的通信频率设为谐振电路的谐振频率。
13、前述的磁棒天线结构，所述步骤s3包括：
14、s31：根据步骤s2计算的分布电感、步骤s1确定的通信频率和获取的磁棒天线结构参数计算磁棒天线的品质因数；
15、所述磁棒天线的结构参数包括磁棒天线的分布电阻，所述磁棒天线的品质因数的计算公式为：，其中，表示磁棒天线的分布电感；表示磁棒天线的分布电阻；表示通信频率；
16、s32：根据步骤s31计算的品质因数计算频率带宽，
17、所述磁棒天线频率带宽的计算公式为。
18、前述的磁棒天线结构，当步骤s4判断磁棒天线的结构参数符合通信需求，所述磁棒天线结构的通信方法还包括：
19、s5：根据谐振电路给定的谐振电感、步骤s1确定的通信频率和步骤s2计算的分布电感，计算谐振电路的谐振电容。
20、前述的磁棒天线结构，步骤s4还包括：当步骤s3计算的频率带宽小于或等于步骤s1获取的最小频率带宽，则磁棒天线的结构参数不符合通信需求；
21、当步骤s4判断磁棒天线的结构参数不符合通信需求，则调整所述磁棒天线的结构参数，所述调整所述磁棒天线的结构参数的方法包括：减少所述磁棒天线的线圈匝数和/或增加所述磁棒天线的磁棒长度。
22、前述的磁棒天线结构，所述磁棒天线结构的通信方法还包括：
23、s6：将步骤s5确定谐振电容参数的谐振电路用于步骤s1通信需求的信号传输；
24、s7：当步骤s1的通信需求更改时，跳转步骤s2计算磁棒天线的分布电感。
25、前述的磁棒天线结构，所述谐振电路的输出连接有电压比较电路，所述电压比较电路用于选取并输出所述谐振电路中电压最高的信号。
26、前述的磁棒天线结构，所述电压比较电路的输出连接有放大电路，所述放大电路的输出连接有解调电路，所述放大电路用于将所述电压比较电路的输出放大增强，所述解调电路用于将接收的信号进行解调。
27、前述的磁棒天线结构，所述三个磁棒天线的结构参数相同。
28、前述的磁棒天线结构，所述磁棒天线结构用于发送信号时，所述磁棒天线接有放大电路和谐振电路，信号发送过程包括：信号源将信号依次经过谐振电路和放大电路传输至磁棒天线，磁棒天线将收到的信号通过电磁感应传输至接收端。
29、与现有技术相比，本专利技术所达到的有益效果：
30、本专利技术通过采用正交设计的磁棒天线结构替代现有线圈结构设计，三个磁棒天线两两正交设置，保证接收信号方向全面性的同时解决现有通信线圈结构不稳定或制作难度高的问题。
31、本专利技术的磁棒天线结构稳定，在水下使用时降低位移概率，降低水中位移对通信角度的影响，避免了同心圆天线制作精度高的问题，且利用全方向接收信号以及电磁感应的原理，使得本专利技术的磁棒天线结构能够在较长距离内保持信号的稳定传输。
32、本专利技术磁棒天线结构的通信方法提供磁棒天线通信能力的验证方法，能够根据通信需求判断磁棒天线的结构参数是否符合通信需求；
33、当符合通信需求时，进一步计算磁棒天线谐振电路的电路参数，针对性地提高磁棒天线结构接收信号的能力；
34、当符合通信需求时，本专利技术提供相应的调整措施，直至符合通信需求；
35、当通信需求改变时，本专利技术提供适应性调整的磁棒天线结构的通信方法，使得本专利技术的磁棒天线结构能够适应更多应用场景。
36、本专利技术的磁棒天线结构在兼容磁棒天线良好的通信能力时，还提高了水下磁感应的多角度接收能力，并且由于采用了非同一圆心的设计大幅降低了制作难度。本专利技术还提供了天线参数的设计方法，通过参数计算，有效降低天线之间的耦合互感，降低磁棒天线结构的磁棒天线之间的耦合互感带来的损耗，提升通信距离。
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1.一种磁棒天线结构，其特征在于，包括连接座和三个磁棒天线，所述磁棒天线为缠绕有线圈的磁棒，所述磁棒天线两两正交，所述磁棒天线固定于所述连接座，所述连接座采用非磁性材料；
2.根据权利要求1所述的磁棒天线结构，其特征在于，步骤S1中通信参数还包括通信频率，将步骤S1确定的通信频率设为谐振电路的谐振频率。
3.根据权利要求2所述的磁棒天线结构，其特征在于，所述步骤S3包括：
4.根据权利要求2所述的磁棒天线结构，其特征在于，当步骤S4判断磁棒天线的结构参数符合通信需求，所述磁棒天线结构的通信方法还包括：
5.根据权利要求1所述的磁棒天线结构，其特征在于，步骤S4还包括：当步骤S3计算的频率带宽小于或等于步骤S1获取的最小频率带宽，则磁棒天线的结构参数不符合通信需求；
6.根据权利要求4所述的磁棒天线结构，其特征在于，所述磁棒天线结构的通信方法还包括：
7.根据权利要求1至6任一项所述的磁棒天线结构，其特征在于，所述谐振电路的输出连接有电压比较电路，所述电压比较电路用于选取并输出所述谐振电路中电压最高的信号。p>
8.根据权利要求7所述的磁棒天线结构，其特征在于，所述电压比较电路的输出连接有放大电路，所述放大电路的输出连接有解调电路，所述放大电路用于将所述电压比较电路的输出放大增强，所述解调电路用于将接收的信号进行解调。
9.根据权利要求1至8任一项所述的磁棒天线结构，其特征在于，所述三个磁棒天线的结构参数相同。
10.根据权利要求1至9任一项所述的磁棒天线结构，其特征在于，所述磁棒天线结构用于发送信号时，所述磁棒天线接有放大电路和谐振电路，信号发送过程包括：信号源将信号依次经过谐振电路和放大电路传输至磁棒天线，磁棒天线将收到的信号通过电磁感应传输至接收端。
...【技术特征摘要】
1.一种磁棒天线结构，其特征在于，包括连接座和三个磁棒天线，所述磁棒天线为缠绕有线圈的磁棒，所述磁棒天线两两正交，所述磁棒天线固定于所述连接座，所述连接座采用非磁性材料；
2.根据权利要求1所述的磁棒天线结构，其特征在于，步骤s1中通信参数还包括通信频率，将步骤s1确定的通信频率设为谐振电路的谐振频率。
3.根据权利要求2所述的磁棒天线结构，其特征在于，所述步骤s3包括：
4.根据权利要求2所述的磁棒天线结构，其特征在于，当步骤s4判断磁棒天线的结构参数符合通信需求，所述磁棒天线结构的通信方法还包括：
5.根据权利要求1所述的磁棒天线结构，其特征在于，步骤s4还包括：当步骤s3计算的频率带宽小于或等于步骤s1获取的最小频率带宽，则磁棒天线的结构参数不符合通信需求；
6.根据权利要求4所述的磁棒天线结构，其特征在于，所述磁棒...
【专利技术属性】
技术研发人员：王剑平，裘澍天，张果，金建辉，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：
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