协作式磁感应通信的线圈阵列优化设计

摘要

磁感应通信是一种新兴的水下无线通信技术,但传统方式的磁感应通信系统路径损耗高、传输距离有限.本文针对空心圆环线圈的点对点式与协作式的磁感应通信模型进行了理论分析,并提出了协作式通信模型中线圈摆放角度的优化设计方法以最大程度地提高通信距离,同时针对实际水下应用环境提出一种校正机制以动态消除水流影响.研究结果表明:对于一般协作式,当间隔角度|θ|≥38.53°时,发射线圈T_(2)对接收线圈R_(1)磁通量的增加低于20%;改进T_(2)、R_(1)的摆放角度可以提高接收机处磁通量相对增长率,最大可比一般协作式分别高出20.30%、12.66%,且改进T_(2)摆放角度的方法对提高整体通信能力更有效;当接收机最小灵敏度为0.1 nT时,在相同发射功率下,改进T_(2)摆放角度的协作式磁感应通信(线圈间隔100m)的传输距离比点对点式高出9.96%.