电流场矿井透地通信系统发射机的设计与实现

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2、国家有关部门或机构送交论文的复印件。本人允许哈尔滨工程大学将论文的部分或全部内容编入有关数据库进行检索，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文，可以公布论文的全部内容。同时本人保证毕业后结合学位论文研究课题再撰写的论文一律注明作者第一署名单位为哈尔滨工程大学。涉密学位论文待解密后适用本声明。本论文（□在授予学位后即可□在授予学位12个月后□解密后）由哈尔滨工程大学送交有关部门进行保存、汇编等。作者（签字）：导师（签字）：日期：年月日年月日万方数据电流场矿井透地通信系统发射机的设计与实现摘要中国矿井资源丰富，但是

3、矿难事故频发。传统的有线通信方式有其局限性。一旦发生紧急情况，有线通信系统通常都会遭到破坏。救援人员与被困人员的联系和定位难于实现，从而导致人员的伤亡和财产损失。基于传导电流场理论的电磁通信由于采用大地层作为其传播媒质，矿难事故发生时也不会影响其传播，因此传导电流场无线通信是一种比较可靠、有效的应急通信方式。本文研究了传导电流场理论，并建立仿真模型，在此基础上完成了电流场矿井透地通信系统发射机的设计与实现。本文的主要研究内容和工作如下：（1）对传导电流场理论进行介绍，并建立导电媒质传导电流场的传播数学模型，对传导电流场的传播

4、特性进行分析，研究导电媒质参数及频率等因素对通信系统通信距离的影响。（2）对电流场矿井透地通信系统发射机调制方式进行了理论分析和仿真，本设计采用π/4-DQPSK的通信调制方式，并加入信道编码，实现了FPGA软件代码的编写。（3）完成数字电路设计，并对PCB电路进行仿真，根据仿真结果对系统电路布局走线进行优化，确保系统的可靠性。（4）设计一套可靠的并且能够长时间输出大功率发射电路，完成差分信号输出，并对电路参数进行仿真优化。（5）为了提高电偶极子天线的发射功率，论述了天线阻抗匹配的理论方法，经过分析对比，选择一种较为合适的阻

5、抗匹配电路，并且完成相关电路的设计工作。（6）根据上述理论基础，本课题完成了电流场矿井透地通信系统发射机的设计与实现，并且分别完成了电流场矿井透地通信系统发射机样机实验室和外场的测试试验。最终根据实验数据对样机自身问题进行分析，提出了进一步的改进措施。关键词：透地通信；电偶极子；阻抗匹配；传导电流场万方数据万方数据电流场矿井透地通信系统发射机的设计与实现ABSTRACTChinahasabundantmineresources,butitisamineaccident-pronecountry.Traditionalwire

6、dcommunicationhasitslimitations.Intheeventofanemergency,wiredcommunicationsystemsareusuallydestroyed.Contactandlocationofrescueworkersandtrappeddifficulttoachieve,resultingincasualtiesandpropertylosses.Therescueworkersaredifficulttocontactwiththetrappedworkers.Elec

7、tromagneticcommunicationisbasedontheconductioncurrentfieldtheory,communicationprocesswillnotbeaffectedbytheminedisaster,soitisconsideredasamoreeffectivemeansofemergencycommunication.Thispaperstudiedtheconductioncurrentfieldtheoryandbuiltthesimulationmodel,onthisbas

8、isthedesignandimplementationofcurrentfieldthroughtheearthcommunicationtransmissionsystemofminewerecompleted.Themaincontentsandworkofthispaperarea