一种基于三轴正交接收线圈的磁感应透地通信方案

为提高磁感应透地通信系统的灵活性和覆盖范围，提出了一种新型透地通信方案，该方案采用单轴空气线圈作为地面发射机天线，用3个相同参数的空气线圈作为接收机天线。首先，对通信信号进行空间分集接收，使通信系统的井下接收机能够以任意姿态地摆放于巷道之中，并能实现更广范围的信号覆盖；其次，为消除因接收线圈间近场耦合作用而产生的信号干扰，将接收机3个天线设置成共用1个圆心且两两相互正交的空间结构；最后，以远距离通信场景下收发线圈间的弱耦合情况为依据，建立一套与接收方案相对应的等效电路模型，并搭建仿真实验平台，分析提出的方案的通信性能。研究结果表明：三轴正交磁感应透地通信接收方案的信号接收强度可达到同等通信距离下理想信号强度的57.7%以上，接收功率可达到最优接收功率的33.33%以上。本文提出的方案解决了单轴线圈接收方案中的通信盲区问题，且有效提高了远距离磁感应透地通信系统的覆盖范围和对应急救援场景的适应性。