基于混合体模源的低频机械天线的制作方法

1.本发明涉及低频通信技术领域，特别涉及一种基于混合体模源的低频机械天线。


背景技术：

2.低频（low frequency，lf）是指频带由300hz到30khz的无线电波，能穿透较深的海水和岩层，在地球-电离层波导中传播稳定，损耗小，基本不受核爆影响。在远程对潜通信、水下通信、透地通信和最低限度通信等应用场合具有不可替代的作用。
3.传统的陆基低频发射系统体积庞大，已建成的系统尺寸均在几十千米量级，并且目标明显，容易遭受打击。因接地网络的要求，发射系统对场地要求极高，系统所需功耗极高，处于兆瓦量级，对供电能力也存在较大的要求，且系统的辐射效率低下。
4.为解决陆基低频发射系统存在的问题，顽存机动式低频发射系统成为研究的热点。一方面，其可承担陆基低频发射系统失效后的低频通信任务；另一方面，其机动性使其能够作为陆地与潜艇的中继站，接收陆地高频信号，在距离潜艇较近的位置进行更为高效的低频通信。现有顽存机动低频发射系统主要包括车载、舰载、机载和星载等方案。
5.然而，即便目前存在着各类顽存机动的低频发射系统，也无法改变低频天线需要较大体积的客观要求。各种方案均存在明显的外置天线，仍存在遭受打击的风险，顽存机动方案无法长久使用，维护成本高昂。
6.针对现有低频通信系统存在的问题，2017年，美国darpa（美国国防高级研究计划局）开展为期45个月的“机械天线”项目，旨在研究一种小型化、轻量化、低功耗的低频发射系统。该项目拟通过机械装置驱动驻极体或永磁体材料产生射频信号进行传播，此方式可极大幅度减少低频导航通信系统发射天线的体积和能耗，实现了无线电发射系统的重大变革性和颠覆性创新。此后，机械天线成为低频通信领域研究的一个重要的方向和趋势。目前，国内外已有二十余家团队正致力于机械天线的领域的研究。
7.与传统天线不同，机械天线不依靠电子电路振荡电流来产生辐射，而是通过机械能驱动电荷或磁偶极子的运动，进而转化为电磁能，产生辐射场。根据不同的实现方案，机械天线大致可归为三类：驻极体式、永磁体式、压电谐振式。新型的辐射原理使其能够打破传统天线波长对物理尺寸的约束，从而以较小的尺寸实现低频通信。


技术实现要素：

8.本发明目的是：针对传统天线低频通信技术上的缺陷，提出一种基于混合体模源的低频机械天线，产生能够较好地满足低频通信的磁场要求。
9.本发明的技术方案是：基于混合体模源的低频机械天线，包括由上到下依次相接的永磁体、磁致伸缩模块、第一电极、压电模块、第二电极。
10.优选的，所述第一电极、第二电极的端部分别电连接到激励电源两端，激励电源上电时，第一电极、第二电极激励压电模块发生压电效应，产生振动，驱动磁致伸缩模块振动，
产生磁场辐射。
11.优选的，所述压电模块发生压电效应产生振动时，还作为振动源，驱动永磁体上下振荡，产生磁场辐射；磁致伸缩模块与永磁体产生的磁场辐射混合形成最终的天线电磁场。
12.优选的，所述永磁体、磁致伸缩模块、压电模块之间依次通过粘结连接；第一电极、第二电极将压电模块夹持在中间。
13.优选的，所述天线电磁场的频率为300hz-30khz。
14.本发明的优点是：本发明提出的基于混合体模源的低频机械天线，通过压电模块与磁致伸缩模块及压电模块与永磁体的共同作用，能够产生较好的辐射场强，能够较好地满足低频通信的磁场要求。
附图说明
15.下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：图1是本发明的基于混合体模源的低频机械天线的结构示意图。
16.其中：1、永磁体； 2、磁致伸缩模块；3、第一电极；4、压电模块；5、第二电极；6、激励电源；10、低频机械天线。
具体实施方式
17.如图1所示，本发明提出的基于混合体模源的低频机械天线，包括由上到下依次相接的永磁体1、磁致伸缩模块2、第一电极3、压电模块5、第二电极4。所述永磁体1、磁致伸缩模块2、压电模块5之间依次通过粘结连接；第一电极3、第二电极4将压电模块5夹持在中间。
18.所述第一电极3、第二电极4的端部分别电连接到激励电源6两端，激励电源6上电时，第一电极3、第二电极4激励压电模块5发生压电效应，产生振动，驱动磁致伸缩模块2振动，产生磁场辐射。所述压电模块5发生压电效应产生振动时，还作为振动源，驱动永磁体1上下振荡，产生磁场辐射；磁致伸缩模块2与永磁体1产生的磁场辐射混合形成最终的天线电磁场。所述天线电磁场的频率为300hz-30khz。本发明的低频机械天线通过压电模块与磁致伸缩模块及压电模块与永磁体的共同作用，能够产生较好的辐射场强，较好地满足低频通信的磁场要求。
19.上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明主要技术方案的精神实质所做的修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。


技术特征：
1.基于混合体模源的低频机械天线，其特征在于，包括由上到下依次相接的永磁体（1）、磁致伸缩模块（2）、第一电极（3）、压电模块（5）、第二电极（4）。2.根据权利要求1所述的基于混合体模源的低频机械天线，其特征在于，所述第一电极（3）、第二电极（4）的端部分别电连接到激励电源（6）两端，激励电源（6）上电时，第一电极（3）、第二电极（4）激励压电模块（5）发生压电效应，产生振动，驱动磁致伸缩模块（2）振动，产生磁场辐射。3.根据权利要求2所述的基于混合体模源的低频机械天线，其特征在于，所述压电模块（5）发生压电效应产生振动时，还作为振动源，驱动永磁体（1）上下振荡，产生磁场辐射；磁致伸缩模块（2）与永磁体（1）产生的磁场辐射混合形成最终的天线电磁场。4.根据权利要求2所述的基于混合体模源的低频机械天线，其特征在于，所述永磁体（1）、磁致伸缩模块（2）、压电模块（5）之间依次通过粘结连接；第一电极（3）、第二电极（4）将压电模块（5）夹持在中间。5.根据权利要求3所述的基于混合体模源的低频机械天线，其特征在于，所述天线电磁场的频率为300hz-30khz。

技术总结
本发明公开了基于混合体模源的低频机械天线，包括由上到下依次相接的永磁体、磁致伸缩模块、第一电极、压电模块、第二电极。所述第一电极、第二电极的端部分别电连接到激励电源两端，激励电源上电时，第一电极、第二电极激励压电模块发生压电效应，产生振动，驱动磁致伸缩模块振动，产生磁场辐射。所述压电模块发生压电效应产生振动时，还作为振动源，驱动永磁体上下振荡，产生磁场辐射；磁致伸缩模块与永磁体产生的磁场辐射混合形成最终的天线电磁场。本发明提出的基于混合体模源的低频机械天线，通过压电模块与磁致伸缩模块及压电模块与永磁体的共同作用，能够产生较好的辐射场强，能够较好地满足低频通信的磁场要求。能够较好地满足低频通信的磁场要求。能够较好地满足低频通信的磁场要求。


技术研发人员：黄勇 刘昌光 柯华
受保护的技术使用者：苏州博海创业微系统有限公司
技术研发日：2021.09.24
技术公布日：2022/1/21