CN112993556A - 一种小型低频收发一体式天线及应用 - Google Patents

一种小型低频收发一体式天线及应用 Download PDF

Info

Publication number
CN112993556A
CN112993556A CN202110160373.5A CN202110160373A CN112993556A CN 112993556 A CN112993556 A CN 112993556A CN 202110160373 A CN202110160373 A CN 202110160373A CN 112993556 A CN112993556 A CN 112993556A
Authority
CN
China
Prior art keywords
frequency
layer
piezoelectric electret
electrode layer
low
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202110160373.5A
Other languages
English (en)
Inventor
崔勇
吴明
王琛
宋晓
袁海文
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beihang University
Original Assignee
Beihang University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beihang University filed Critical Beihang University
Priority to CN202110160373.5A priority Critical patent/CN112993556A/zh
Publication of CN112993556A publication Critical patent/CN112993556A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/36—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith
    • H01Q1/38—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith formed by a conductive layer on an insulating support

Landscapes

  • Details Of Aerials (AREA)

Abstract

本发明公开一种小型低频收发一体式天线及应用，包括电极层和压电驻极体层，其中，所述电极层包括第一电极层、第二电极层；所述压电驻极体层具有压电驻极体层第一端和压电驻极体层第二端；所述第一电极层与所述压电驻极体层第一端连接；所述第二电极层与所述压电驻极体层第二端连接；所述第一电极层和第二电极层，用于对所述压电驻极体层施加激励电信号或导出所述压电驻极体层产生的输出电信号。本发明中的基于驻极体的小型甚低频/超低频收发一体式天线能够解决甚低频/超低频发射天线体积庞大、效率低下的问题，并可实现收发一体，本发明所述天线体积小，造价低，携带方便，易于组装。

Description

一种小型低频收发一体式天线及应用
技术领域
本发明属于低频通信领域，特别涉及一种小型低频收发一体式天线及应用。
背景技术
甚低频(VLF,3-30kHz)、特低频(ULF,300-3000Hz)、超低频(SLF,30-300Hz) 电磁波可通过电离层-大地波导实现超远距离传播，且在海水等介质中衰减小，在对潜通信、透地通信、远距离导航等场景发挥着重要作用。
由于波长极长，为实现有效电磁辐射，现有甚低频/超低频发射天线体积庞大，且属于电小天线，辐射效率低下。甚低频/超低频发射天线的小型化，可以摆脱波长对天线效率的限制，降低甚低频/超低频发射天线的建设门槛，拓宽甚低频/超低频电磁波的应用场景。
发明内容
本发明针对于目前星载低频信号发射系统发射天线尺寸过长，导致其较难在空间有效展开的问题，提出了一种小型低频收发一体式天线及应用，采用压电驻极体材料，利用其压电效应，通过与输入激励源的谐振，使其储存的电荷运动，从而产生变化的电磁场，从而向外激发低频电磁波。同时由于其材料均为柔性材料，能够安装于通讯卫星上，适用于通讯卫星的工作环境。
本发明文提出一种小型低频收发一体式天线，其特征在于，包括：
电极层和压电驻极体层，其中，所述电极层包括第一电极层、第二电极层；
所述压电驻极体层具有压电驻极体层第一端和压电驻极体层第二端；
所述第一电极层与所述压电驻极体层第一端连接；
所述第二电极层与所述压电驻极体层第二端连接；
所述第一电极层和第二电极层，用于对所述压电驻极体层施加激励电信号或导出所述压电驻极体层产生的输出电信号。
优选地，所述小型低频收发一体式天线，还包括，激励源，与所述第一电极层和第二电极层连接，为所述压电驻极体层提供激励电信号。
优选地，所述压电驻极体层具有单层或多层结构。
优选地，所述压电驻极体层的压电驻极体材料为PVDF、FEP、PTFE、多孔PTFE、 PP。
优选地，所述压电驻极体层还包括，由所述压电驻极体材料的任一一种或几种组成。
优选地，所述小型低频收发一体式天线用于发射和接收甚低频电磁波和超低频电磁波；
所述甚低频电磁波为3-30kHz；
所述超低频电磁波为30-300Hz。
优选地，所述小型低频收发一体式天线应用于对潜通信、透地通信、潜艇与舰艇的远距离导航、地质勘测。
优选地，所述小型低频收发一体式天线还通过电离层-大地波导实现超视距电磁波传播。
本发明公开了以下技术效果：
本发明与现有技术相比，本发明提供的一种基于驻极体的小型甚低频/超低频收发一体式天线，在解决目前已有甚低频/超低频发射天线体积庞大问题的基础上，可实现收发一体，作为小型化甚低频/超低频接收天线，本发明所述天线体积小，造价低，携带方便，易于组装。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的一种基于驻极体的小型甚低频/超低频收发一体式天线结构示意图；
其中，1为电极层；2为压电驻极体层。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
如图1所示，本发明公开了一种小型低频收发一体式天线，其特征在于，包括：
电极层1和压电驻极体层2，其中，电极层1包括第一电极层、第二电极层；
所述压电驻极体层2具有压电驻极体层第一端和压电驻极体层第二端；
所述第一电极层与所述压电驻极体层第一端连接；
所述第二电极层与所述压电驻极体层第二端连接；
所述第一电极层和第二电极层，用于对所述压电驻极体层施加激励电信号或导出所述压电驻极体层产生的输出电信号。
所述小型低频收发一体式天线，还包括，激励源，与所述第一电极层和第二电极层连接，为所述压电驻极体层提供激励电信号。
所述压电驻极体层2具有单层或多层结构。
所述压电驻极体层2的压电驻极体材料为PVDF、FEP、PTFE、多孔PTFE、PP。
所述压电驻极体层2还包括，由所述压电驻极体材料的任一一种或几种组成。
所述压电驻极体层2使用栅控恒压电晕极化、热极化、界面夹层极化进行注极。
所述压电驻极体层2电荷分布形式为单极性或双极性。
所述小型低频收发一体式天线用于发射和接收甚低频电磁波和超低频电磁波；
所述甚低频电磁波为3-30kHz；
所述超低频电磁波为30-300Hz。
所述小型低频收发一体式天线应用于对潜通信、透地通信、潜艇与舰艇的远距离导航、地质勘测；
所述小型低频收发一体式天线可搭载于车辆、舰艇、潜艇，构建机动式低频对潜通信网络；
所述小型低频收发一体式天线可携带至矿井与地下工事，构建地面-地下低频透地通信网络；
所述小型低频收发一体式天线可用于发射与接收长波导航信号，作为卫星导航的替代性导航方案；
所述小型低频收发一体式天线可搭载于移动式地质勘探装置，对地质结构发射与接收低频电磁场信号，完成地质勘探任务。
所述小型低频收发一体式天线还通过电离层-大地波导实现超视距电磁波传播。
本发明所述包括电极与压电驻极体材料，将所述电极固定于压电驻极体材料表面，用于对压电驻极体材料施加激励电信号或导出压电驻极体材料产生的输出电信号；所述压电驻极体材料在激励电信号作用下发生谐振从而发射电磁辐射信号，或接收电磁辐射信号产生谐振从而产生输出电信号。
所述小型低频收发一体式天线长10cm，宽5cm，高0.5cm。
所述小型低频收发一体式天线在同一时间只处在发射电磁波或接收电磁波其中一种工作模式。
所述小型低频收发一体式天线用于发射电磁波时，输入电信号频率为压电驻极体材料固有频率，压电驻极体层在固有频率下振动，振动方向为厚度方向或长度方向，振动幅度1mm，产生与压电驻极体材料固有频率相同频率的电磁波；
所述小型低频收发一体式天线用于接收电磁波时，压电驻极体层感应到与固有频率相同频率的电磁波，在固有频率下振动，振动方向为厚度方向或长度方向，振动幅度1mm，产生相同频率的电信号；
所述小型低频收发一体式天线可更换压电驻极体材料，从而改变天线工作频率；
当压电驻极体材料为PVDF时，厚度为10-50um时，天线工作频率为100-300 Hz；
当压电驻极体材料为FEP时，厚度为100-500um时，天线工作频率为30-100 Hz；
当压电驻极体材料为多孔PTFE与FEP复合材料时，厚度为50-500um时，天线工作频率为30-300Hz；
当压电驻极体材料为PP时，厚度为1-10um时，天线工作频率为3-30kHz。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释，此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (8)

1.一种小型低频收发一体式天线，其特征在于，包括：
电极层(1)和压电驻极体层(2)，其中，所述电极层(1)包括第一电极层、第二电极层；
所述压电驻极体层(2)具有压电驻极体层第一端和压电驻极体层第二端；
所述第一电极层与所述压电驻极体层第一端连接；
所述第二电极层与所述压电驻极体层第二端连接；
所述第一电极层和第二电极层，用于对所述压电驻极体层施加激励电信号或导出所述压电驻极体层产生的输出电信号。
2.根据权利要求1所述一种小型低频收发一体式天线，其特征在于：
所述小型低频收发一体式天线，还包括，激励源，与所述第一电极层和第二电极层连接，为所述压电驻极体层提供激励电信号。
3.根据权利要求1所述一种小型低频收发一体式天线，其特征在于：
所述压电驻极体层(2)具有单层或多层结构。
4.根据权利要求1所述一种小型低频收发一体式天线，其特征在于：
所述压电驻极体层(2)的压电驻极体材料为PVDF、FEP、PTFE、多孔PTFE、PP。
5.根据权利要求4所述一种小型低频收发一体式天线，其特征在于：
所述压电驻极体层(2)还包括，由所述压电驻极体材料的任一一种或几种组成。
6.根据权利要求1-5任一权利要求所述的小型低频收发一体式天线应用方式，其特征在于，包括：
所述小型低频收发一体式天线用于发射和接收甚低频电磁波和超低频电磁波；
所述甚低频电磁波为3-30kHz；
所述超低频电磁波为30-300Hz。
7.根据权利要求6所述小型低频收发一体式天线应用方式，其特征在于：
所述小型低频收发一体式天线应用于对潜通信、透地通信、潜艇与舰艇的远距离导航、地质勘测。
8.根据权利要求6所述一种小型低频收发一体式天线应用方式，其特征在于：
所述小型低频收发一体式天线还通过电离层-大地波导实现超视距电磁波传播。
CN202110160373.5A 2021-02-05 2021-02-05 一种小型低频收发一体式天线及应用 Pending CN112993556A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110160373.5A CN112993556A (zh) 2021-02-05 2021-02-05 一种小型低频收发一体式天线及应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110160373.5A CN112993556A (zh) 2021-02-05 2021-02-05 一种小型低频收发一体式天线及应用

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN112993556A true CN112993556A (zh) 2021-06-18

Family

ID=76348059

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110160373.5A Pending CN112993556A (zh) 2021-02-05 2021-02-05 一种小型低频收发一体式天线及应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112993556A (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114300834A (zh) * 2022-01-06 2022-04-08 北京航空航天大学 一种基于形状记忆结构的矿用小型化低频应急发信节点
CN115382746A (zh) * 2022-08-29 2022-11-25 武汉理工大学 电容式超声换能器及其制作方法
CN116260529A (zh) * 2023-03-10 2023-06-13 中国舰船研究设计中心 一种跨海水介质高速率信息传输装置

Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100019616A1 (en) * 2006-08-31 2010-01-28 Sanyo Electric Co., Ltd. Electrostatic operation device
CN101971493A (zh) * 2007-12-20 2011-02-09 D·辛哈 微天线设备
EP2757679A2 (en) * 2013-01-18 2014-07-23 Roke Manor Research Limited A device for the transmission of an electromagnetic signal
WO2018081324A1 (en) * 2016-10-25 2018-05-03 Northeastern University Magnetoelectric very low frequency communication system
CN108231993A (zh) * 2017-03-22 2018-06-29 贝骨新材料科技（上海）有限公司 压电驻极体材料组件和制备方法及应用
US20180261920A1 (en) * 2015-02-02 2018-09-13 The Charles Stark Draper Laboratory, Inc. Mechanical antenna
CN108717995A (zh) * 2018-04-19 2018-10-30 东南大学 一种超小型ulf/vlf旋转电荷天线及信号幅频调制方法
CN108736146A (zh) * 2018-04-19 2018-11-02 东南大学 一种超小型ulf/vlf旋转电流天线及信号幅频调制方法
CN108879062A (zh) * 2018-07-03 2018-11-23 中国科学院电子学研究所 低频驻极体天线
WO2019116848A1 (ja) * 2017-12-12 2019-06-20 日東電工株式会社 エレクトレットフィルムおよび透明導電層付エレクトレットフィルム
CN211017383U (zh) * 2019-10-25 2020-07-14 武汉船舶通信研究所（中国船舶重工集团公司第七二二研究所） 振荡式机械天线
CN111585018A (zh) * 2020-05-29 2020-08-25 大连交通大学 一种可调频的超低频机械天线结构
CN111864353A (zh) * 2020-07-28 2020-10-30 中山大学 一种超小型声波谐振天线

Patent Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100019616A1 (en) * 2006-08-31 2010-01-28 Sanyo Electric Co., Ltd. Electrostatic operation device
CN101971493A (zh) * 2007-12-20 2011-02-09 D·辛哈 微天线设备
EP2757679A2 (en) * 2013-01-18 2014-07-23 Roke Manor Research Limited A device for the transmission of an electromagnetic signal
US20180261920A1 (en) * 2015-02-02 2018-09-13 The Charles Stark Draper Laboratory, Inc. Mechanical antenna
WO2018081324A1 (en) * 2016-10-25 2018-05-03 Northeastern University Magnetoelectric very low frequency communication system
CN108231993A (zh) * 2017-03-22 2018-06-29 贝骨新材料科技（上海）有限公司 压电驻极体材料组件和制备方法及应用
WO2019116848A1 (ja) * 2017-12-12 2019-06-20 日東電工株式会社 エレクトレットフィルムおよび透明導電層付エレクトレットフィルム
CN108736146A (zh) * 2018-04-19 2018-11-02 东南大学 一种超小型ulf/vlf旋转电流天线及信号幅频调制方法
CN108717995A (zh) * 2018-04-19 2018-10-30 东南大学 一种超小型ulf/vlf旋转电荷天线及信号幅频调制方法
CN108879062A (zh) * 2018-07-03 2018-11-23 中国科学院电子学研究所 低频驻极体天线
CN211017383U (zh) * 2019-10-25 2020-07-14 武汉船舶通信研究所（中国船舶重工集团公司第七二二研究所） 振荡式机械天线
CN111585018A (zh) * 2020-05-29 2020-08-25 大连交通大学 一种可调频的超低频机械天线结构
CN111864353A (zh) * 2020-07-28 2020-10-30 中山大学 一种超小型声波谐振天线

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
J.A.BICKFORD ET AL.: "Performance of Electrically Small Conventional and Mechanical Antennas", 《IEEE TRANSACTIONS ON ANTENNAS AND PROPAGATION》 *
崔勇 等: "小型低频发射天线的研究进展", 《物理学报》 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114300834A (zh) * 2022-01-06 2022-04-08 北京航空航天大学 一种基于形状记忆结构的矿用小型化低频应急发信节点
CN115382746A (zh) * 2022-08-29 2022-11-25 武汉理工大学 电容式超声换能器及其制作方法
CN116260529A (zh) * 2023-03-10 2023-06-13 中国舰船研究设计中心 一种跨海水介质高速率信息传输装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN112993556A (zh) 一种小型低频收发一体式天线及应用
US3742509A (en) Subsurface traveling wave antenna
US8604986B2 (en) Device for propagation of electromagnetic waves through water
CN112542683B (zh) 一种用于星载的低频信号发射天线
WO2015087724A1 (ja) 磁力波アンテナおよびそれを用いる磁力波通信装置
WO2011145515A1 (ja) 磁力波アンテナおよび磁力波通信装置
CN114512791A (zh) 一种双频甚低频天线
WO2001095529A1 (en) Underwater communications system using electromagnetic signal transmission
CN102075252A (zh) 基于水下光缆的水下航行体通信方法与系统
Merrill Some early historical aspects of project sanguine
Pelavas et al. Development of an underwater electric field modem
CN110224765B (zh) 一种跨冰层数据无线传输的方法
Aboderin Antenna design for underwater applications
RU85144U1 (ru) Приемопередатчик для организации канала связи в морской воде
CN212168038U (zh) 一种超宽带收发组合水声换能器阵
JP2019080227A (ja) パラメトリック方式を用いた水中音響ｍｉｍｏ通信システム
Qiao et al. A portable VLF magnetoelectric antenna with high communication rate based on direct antenna amplitude modulation
Shaikh et al. Underwater channel characterization for effective communication link
GB2445015A (en) Electromagnetic below ice communications
RU2230431C2 (ru) Аварийная система внутрикорабельной радиосвязи
Wei et al. Pipe data through the water: Stress wave communications along pipelines
US11368232B1 (en) Launcher of electromagnetic surface wave propagating along seawater-air or ground-air interface
Yang et al. Low frequency transmission of mechanical antenna across the interface of air-water
RU58226U1 (ru) Буксируемое подводное устройство
Lin Field generated by the artificial ionospheric modulation of ELF/VLF wave on the sea surface

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20210618