超低频天线最优波束成形设计研究

来源：电子与信息学报杂志2023年第4期北京时间：

作者：马帅, 高梦迪, 曹世昱, 方啸, 张冠杰, 王洪梅, 李世银

单位：1.中国矿业大学信息与控制工程学院 徐州 2211162.东南大学移动通信国家重点实验室 南京 2100963.西安邮电大学陕西省信息通信网络及安全重点实验室 西安 710121

摘要：针对现有超低频天线发射端单一化缺陷和通信距离受限瓶颈，为实现超低频电磁发信系统的小型化和远距离传输，该文对旋转式永磁体机械天线的超低频电磁发信技术进行了理论创新和工程实践。探究多输入单输出 (MISO)场景下超低频多机械天线电磁辐射理论，建立了基于三相感应电机的多机械天线阵列的空间磁场分布模型。仿真结果表明：利用三相感应电机组成的2元机械天线阵列可使磁感应强度在近场提高3 dB。该文还提出了多天线超低频近场最优波束成型技术。仿真结果表明：当天线之间的初始相位相等时径向接收磁场分量场强最大。设计高精度同步技术并搭建原理样机进行测试，实验结果表明：发送端采用2元天线组阵，信号功率提高6 dBm，传输距离可达50 m。

关键词：旋转永磁体机械天线, 波束成形, 相位同步

基金资助：东南大学移动通信国家重点实验室开放研究基金(2021D02)