CN104301001A - 基于磁发射和磁检测的空间通信方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种基于磁发射和磁检测的空间通信方法，包括步骤：步骤A：利用交变的磁场激发电磁波，并将电磁波发射出去；步骤B：通过检测电磁波信号中的磁波分量实现电磁波信号接收。本发明还提供相应的通信系统。本发明利用交变磁场的特性实现大功率信号发射、发射天线赋形、以及空间弱信号的检测接收；可用于具有大衰减、低信噪比特性的空间科学探测卫星、组网卫星间通信、深空探测器通信、遥感卫星对地通信、以及其他飞行器的无线电通信，也可应用到其它具有类似要求的通信应用场合。
Description
技术领域
本发明涉及一种利用磁发射和磁检测原理进行空间通信的方法，这种空间通信方法可以应用到空间科学探测卫星、组网卫星间通信、深空探测器通信、遥感卫星对地通信、以及其他飞行器的无线电通信，也可应用到其它具有类似要求的通信应用场合。
背景技术
我国未来的空间科学探测卫星、深空探测器，需在离地球超过1×108km以远的距离实现与地球站的通信，对通信系统的性能提出很高要求。为此，提出基于磁发射和磁检测的空间通信方法。基于磁发射和磁检测的空间通信方法，可利用交变磁场的天线赋形特性、磁检测装置的高灵敏度及滤波特性，实现超远距离的高速率可靠通信。同时，由于基于磁发射和磁检测的空间通信方法与现有的空间电磁通信体制有本质差异，可实现空间高保密度通信。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种基于磁发射和磁检测的空间通信方法及系统。
根据本发明提供的一种基于磁发射和磁检测的空间通信方法，包括如下步骤：
步骤A：利用交变的磁场激发电磁波，并将电磁波发射出去；
步骤B：通过检测电磁波信号中的磁波分量实现电磁波信号接收。
优选地，所述步骤A包括如下步骤：
步骤A1：将导体线圈A3按螺旋方式缠绕到磁芯A1上；
步骤A2：将导体线圈B4按导体线圈A3相同的螺旋方式缠绕到磁芯B2上，磁芯A1与磁芯B2同轴设置；
步骤A3：在导体线圈A3上接通电流i1，同时在导体线圈B4上接通反相电流i2；
步骤A4：以高于1kHz的频率改变导体线圈A3上电流i1的方向，并同时改变导体线圈B4上电流i2的方向。
优选地，所述步骤B包括如下步骤：
步骤B1：利用喇叭口天线6收集发射端发射的电磁波信号；
步骤B2：电磁波信号通过高频电缆7传导，其中一部分电磁波信号进入磁感应线圈5；
步骤B3：电磁波信号中的磁波分量通过磁感应线圈5产生电磁感应现象，在磁感应线圈5中形成感应电流，从而实现磁检测；
步骤B4：磁感应线圈5中产生的感应电流通过高频电缆7的传导，通过放大电路8进入变频及解调电路9，被放大、变频、解调接收。
根据本发明提供的一种基于磁发射和磁检测的空间通信系统，包括：
发射端，用于利用交变的磁场激发电磁波，并将电磁波发射出去；
接收端，用于通过检测电磁波信号中的磁波分量实现电磁波信号接收。
优选地，所述发射端包括：导体线圈A3、磁芯A1、导体线圈B4、磁芯B2；
导体线圈A3按螺旋方式缠绕到磁芯A1上；
导体线圈B4按导体线圈A3相同的螺旋方式缠绕到磁芯B2上；磁芯A1与磁芯B2同轴设置；
在导体线圈A3上接通电流i1，同时在导体线圈B4上接通反相电流i2；
以高于1kHz的频率改变导体线圈A3上电流i1的方向，并同时改变导体线圈B4上电流i2的方向。
优选地，所述接收端包括：喇叭口天线6、高频电缆7、磁感应线圈5、放大电路8变频及解调电路9；
喇叭口天线6用于收集发射端发射的电磁波信号；
高频电缆7用于将一部分电磁波信号传导进入磁感应线圈5；
磁感应线圈5用于根据电磁波信号中的磁波分量产生电磁感应现象，在磁感应线圈5中形成感应电流，从而实现磁检测；磁感应线圈5中产生的感应电流通过高频电缆7的传导，通过放大电路8进入变频及解调电路9，被放大、变频、解调接收。
本发明采用以上方法，分别在发射端和接收端实现电磁波信号的磁发射和磁检测。在如图1所示的磁发射原理性装置中，通过利用具有常规指标的磁芯和导体线圈等材料，可实现特定波束形式的磁发射；通过利用磁感应灵敏度高于1nT的电磁感应装置，可实现高灵敏度的磁接收。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
本发明主要特征是：信号发送端利用交变磁场激发电磁波，信号接收端通过检测电磁波信号中的磁波分量，实现电磁波信号的接收。本发明与传统的利用交变电场激发电磁波、通过检测电波分量实现电磁波信号接收的方法有本质区别，可利用交变磁场的特性实现大功率信号发射、发射天线赋形、以及空间弱信号的检测接收。本发明可用于具有大衰减、低信噪比特性的空间科学探测卫星、组网卫星间通信、深空探测器通信、遥感卫星对地通信、以及其他飞行器的无线电通信，也可应用到其它具有类似要求的通信应用场合。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明的磁发射原理性装置图；
图2为本发明的磁检测原理性装置图。
图中：
1 为磁芯A；
2 为磁芯B；
3 为导体线圈A；
4 为导体线圈B；
5 为磁感应线圈；
6 为喇叭口天线；
7 为高频电缆；
8 为放大电路；
9 为变频及解调电路。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
一种基于磁发射和磁检测的空间通信方法，由“利用交变磁场激发电磁波”的磁发射方法和“通过检测电磁波信号中的磁波分量实现电磁波信号的接收”的磁检测方法组成。
磁发射方法为一种利用交变的磁场激发电磁波，并将电磁波发射出去的方法。磁发射方法有多种实现方式，其中的一种原理性装置主要由磁芯A、磁芯B、导体线圈A、导体线圈B组成。利用该原理性装置的电磁波信号发射过程如下：
步骤一，将导体线圈A按图示方式缠绕到磁芯A上。
步骤二，将导体线圈B按图示方式缠绕到磁芯B上。
步骤三，在导体线圈A上接通电流i1，同时在导体线圈B上接通反相电流i2。
步骤四，以较高频率(高于1kHz)改变导体线圈A上电流i1的方向，同时改变导体线圈B上电流i2的方向。
磁检测方法为一种通过检测电磁波信号中的磁波分量实现电磁波信号接收的方法。磁接收方法有多种实现方式，其中的一种原理性装置主要由以特定方式缠绕的磁感应线圈、喇叭口天线、高频电缆、放大电路、变频及解调电路组成。利用该原理性装置的电磁波信号接收过程如下：
步骤一，喇叭口天线收集发射端发射的电磁波信号。
步骤二，电磁波信号通过高频电缆传导，一部分电磁波信号进入磁感应线圈。
步骤三，电磁波信号中的磁波分量通过磁感应线圈产生电磁感应现象，在磁感应线圈中形成感应电流，从而实现磁检测。
步骤四，磁感应线圈中产生的感应电流通过高频电缆的传导，进入变频及解调电路，被放大、变频、解调接收。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。
Claims (6)
1.一种基于磁发射和磁检测的空间通信方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤A：利用交变的磁场激发电磁波，并将电磁波发射出去；
步骤B：通过检测电磁波信号中的磁波分量实现电磁波信号接收。
2.根据权利要求1所述的基于磁发射和磁检测的空间通信方法，其特征在于，所述步骤A包括如下步骤：
步骤A1：将导体线圈A(3)按螺旋方式缠绕到磁芯A(1)上；
步骤A2：将导体线圈B(4)按导体线圈A(3)相同的螺旋方式缠绕到磁芯B(2)上，磁芯A(1)与磁芯B(2)同轴设置；
步骤A3：在导体线圈A(3)上接通电流i1，同时在导体线圈B(4)上接通反相电流i2；
步骤A4：以高于1kHz的频率改变导体线圈A(3)上电流i1的方向，并同时改变导体线圈B(4)上电流i2的方向。
3.根据权利要求1所述的基于磁发射和磁检测的空间通信方法，其特征在于，所述步骤B包括如下步骤：
步骤B1：利用喇叭口天线(6)收集发射端发射的电磁波信号；
步骤B2：电磁波信号通过高频电缆(7)传导，其中一部分电磁波信号进入磁感应线圈(5)；
步骤B3：电磁波信号中的磁波分量通过磁感应线圈(5)产生电磁感应现象，在磁感应线圈(5)中形成感应电流，从而实现磁检测；
步骤B4：磁感应线圈(5)中产生的感应电流通过高频电缆(7)的传导，通过放大电路(8)进入变频及解调电路(9)，被放大、变频、解调接收。
4.一种基于磁发射和磁检测的空间通信系统，其特征在于，包括：
发射端，用于利用交变的磁场激发电磁波，并将电磁波发射出去；
接收端，用于通过检测电磁波信号中的磁波分量实现电磁波信号接收。
5.根据权利要求4所述的基于磁发射和磁检测的空间通信系统，其特征在于，所述发射端包括：导体线圈A(3)、磁芯A(1)、导体线圈B(4)、磁芯B(2)；
导体线圈A(3)按螺旋方式缠绕到磁芯A(1)上；
导体线圈B(4)按导体线圈A(3)相同的螺旋方式缠绕到磁芯B(2)上；磁芯A(1)与磁芯B(2)同轴设置；
在导体线圈A(3)上接通电流i1，同时在导体线圈B(4)上接通反相电流i2；
以高于1kHz的频率改变导体线圈A(3)上电流i1的方向，并同时改变导体线圈B(4)上电流i2的方向。
6.根据权利要求4所述的基于磁发射和磁检测的空间通信系统，其特征在于，所述接收端包括：喇叭口天线(6)、高频电缆(7)、磁感应线圈(5)、放大电路(8)变频及解调电路(9)；
喇叭口天线(6)用于收集发射端发射的电磁波信号；
高频电缆(7)用于将一部分电磁波信号传导进入磁感应线圈(5)；
磁感应线圈(5)用于根据电磁波信号中的磁波分量产生电磁感应现象，在磁感应线圈(5)中形成感应电流，从而实现磁检测；磁感应线圈(5)中产生的感应电流通过高频电缆(7)的传导，通过放大电路(8)进入变频及解调电路(9)，被放大、变频、解调接收。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN107070549A (zh) * | 2017-04-18 | 2017-08-18 | 北京航空航天大学 | 基于磁聚焦器的空间通讯系统 |
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| CN1682402A (zh) * | 2002-08-20 | 2005-10-12 | 爱罗莎特股份有限公司 | 有宽带天线的通信系统 |
| US20080119146A1 (en) * | 2001-12-21 | 2008-05-22 | Exaqt S.A. De Cv | Device for monitoring transmission antennae of electromagnetic detection systems |
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