基于旋转永磁体的超低频机械 天线电磁特性分析

• 作者: 刘斌 周强 施伟
• 来源期刊: 物理学报
• 关键词: 机械天线 永磁体 磁偶极子 并矢格林函数
• 年，卷（期）: 2019,（18）
• 所属期刊栏目: 物理学交叉学科及有关科学技术领域
• 页码范围: 308-318
• 页数: 11页
• 字数: 5464字
• 语种: 中文
• DOI: 10.7498/aps.68.20190339

摘要

在甚低频(3—30 kHz)及以下频段,与波长相比,传统天线属于电小辐射体,因此辐射效率很低.如果将永磁体进行机械旋转,可以获得时变电磁场.与传统天线相比,旋转永磁体将机械能向电能转换,不需要阻抗匹配网络,提高了辐射效率.为了计算旋转永磁体的电磁特性,本文基于安培环路电流理论,研究了空间正交磁偶极子与机械旋转永磁体的场等效关系.在此基础上,采用无限大空间并矢格林函数,并引入旋转永磁体的初始旋转角参数,推导了空间正交磁偶极子场分布的通用解析表达式,作为分析旋转永磁体及其阵列的近场和远场分布的理论模型.仿真表明,当钕铁硼(NdFeB)永磁体剩余磁感应强度Br=0.8 T、体积V=270 cm3、转速为9600 r/min时,对应频率为160 Hz,在自由空间1 km的位置,将产生15 fT的磁场;在海水介质中,当传输距离为250 m时,磁场快速衰减到1 fT.本文提出采用旋转永磁体阵列对近场分布特性进行调控,仿真结果表明:将两个相同的旋转永磁体组成二元阵,将使近区磁感应强度提高3 dB;改变阵元距离和初始旋转角,可改变近区磁场分布方向图.机械旋转永磁体为实现小型超低频发射天线提供了新的解决思路.

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	施伟	国防科技大学第六十三研究所	3	0	0.0	0.0
2	刘斌	国防科技大学第六十三研究所	15	126	4.0	11.0
3	周强	国防科技大学第六十三研究所	9	4	1.0	2.0