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HTcSQUID低频通信接收机和穿墙通信接收实验

郑鹏 刘政豪 魏玉科 张辰 张炎 王越 马平

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HTcSQUID低频通信接收机和穿墙通信接收实验

郑鹏, 刘政豪, 魏玉科, 张辰, 张炎, 王越, 马平

HighTcSQUID low frequency receiver and through-wall receving experiments

Zheng Peng, Liu Zheng-Hao, Wei Yu-Ke, Zhang Chen, Zhang Yan, Wang Yue, Ma Ping
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  • 试验了一种能够在含水的岩层、土壤甚至海水中建立起无线通信的系统和方法.该系统的关键部件,高灵敏接收前端和接收机使用的是商品级高温超导量子干涉仪(high critical temperature superconducting quantum interference device,HTcSQUID)磁强计和商用高速、高精度数据采集处理系统. 目前在从30 Hz到100 kHz频段内,商品级HTcSQUID磁强计可以提供优于100 fT/Hz1/2的内秉磁场噪声谱密度,同时商用数据采集处理系统可通过软件实现对传输信息的调制、采集、解调和分析. 利用低频电磁波在导电介质中有较大穿透深度以及HTcSQUID磁强计低频磁场灵敏度高、体积小的特点,对于一种能在地下(岩石和土壤)和水下(海水)环境中使用的可移动式低频无线电通讯系统实现的可行性,进行了初步讨论. 使用面积等于1 m2的方形线圈作为测试信号的辐射体(发射天线),将SQUID磁强计的传感器封闭在一个能对超低频测试信号提供较大衰减的电磁屏蔽体中,成功地接收到了发射线圈辐射的99 Hz调幅信号.因此证明,采用HTcSQUID技术,可以在地面与数百米深的地下建立起有实用价值的无线电通信.
    System and methods for wireless communication that could go through hydrous rocks, seawater, and even soil are investigated. The key components of the system are the high sensitive receivers of commercial HighTcSQUID and high-speed signal acquisition and processing systems. Within the frequency band of 30 Hz to 100 kHZ, the intrinsic noise spectral density of commercial HTcSQUID could be as good as 100 fT/Hz1/2, so that with commercial software, signals could be accurately modulated, collected,demodulated and processed. In the low frequency end, with the features of long penetration depth of electromagnetic wave and high sensitive, small size of HTcSQUID magnetometer, the feasibility of the implementation of portable low-frequency wireless communication system which could be used both under ground and water is discussed preliminarily. Using a 1 m2 square coil as test signal transmitting antenna, with the HTcSQUID magnetometer receiving sensor placed in an electromagnetic shielding cavity which could provide considerable electromagnetic attenuation, the 99 Hz AM signal emitted by the transmitting antenna is successfully collected. The result proves that with the technology of HTcSQUID, practical wireless communications can be realized between the earth's surface and a depth of hundreds of meters underground.
    • 基金项目: 国家重点基础研究发展计划(973计划)(批准号:2011CBA00106)资助的课题.
    • Funds: Project supported by the National Basic Research Program of China(Grant No.2011CBA00106).
    [1]

    Wolf S A, Davis J R, Nisenoff M 1974 IEEE Trans. Commun. 22 549

    [2]

    Davis J R, Dinger R J, Goldstein J A 1977 IEEE Trans. Antennas Propag. 25 223

    [3]

    Bednorz J G, Mller K A 1986 Z. Phys. B Condensed Matter 64 189

    [4]

    Zhao Z X, Chen L Q, Yang Q S, Huang Y Z, Chen G H, Tang R M, Liu G R, Cui C G, Chen L, Wang L Z, Guo S Q, Li S L, Bi J Q 1987 Chin. Sci. Bull. 32 412(in Chinese) [赵忠贤, 陈立泉, 杨乾声, 黄玉珍, 陈赓华, 唐汝明, 刘贵荣, 崔长庚, 陈烈, 王连忠, 郭树权, 李山林, 毕建清 1987 科学通报 32 412]

    [5]

    Reagor D, Fan Y, Mombourquette C, Jia Q, Stolarczyk L 1997 IEEE Trans. Appl. Superconduct. 7 3845

    [6]

    Vasquez J, Rodriguez V, Reagor D 2004 IEEE Trans. Appl. Superconduct. 14 46

    [7]

    Zhang M J, Lang P L, Peng Z H, Chen Y F, Chen K, Zheng D N 2006 Chin. Phys. 15 1903

    [8]

    Gu H F, Cai W Y, Wei Y K, Liu Z H, Wang Q, Wang Y, Dai Y D, Ma P 2012 Chin. Phys. B 21 040702

    [9]

    Zhao K H, Chen X M 2003 Electromagnetism (Beijing: Higher Education Press) p355 (in Chinese) [赵凯华, 陈熙谋 2003 电磁学(北京: 高等教育出版社)第355页]

  • [1]

    Wolf S A, Davis J R, Nisenoff M 1974 IEEE Trans. Commun. 22 549

    [2]

    Davis J R, Dinger R J, Goldstein J A 1977 IEEE Trans. Antennas Propag. 25 223

    [3]

    Bednorz J G, Mller K A 1986 Z. Phys. B Condensed Matter 64 189

    [4]

    Zhao Z X, Chen L Q, Yang Q S, Huang Y Z, Chen G H, Tang R M, Liu G R, Cui C G, Chen L, Wang L Z, Guo S Q, Li S L, Bi J Q 1987 Chin. Sci. Bull. 32 412(in Chinese) [赵忠贤, 陈立泉, 杨乾声, 黄玉珍, 陈赓华, 唐汝明, 刘贵荣, 崔长庚, 陈烈, 王连忠, 郭树权, 李山林, 毕建清 1987 科学通报 32 412]

    [5]

    Reagor D, Fan Y, Mombourquette C, Jia Q, Stolarczyk L 1997 IEEE Trans. Appl. Superconduct. 7 3845

    [6]

    Vasquez J, Rodriguez V, Reagor D 2004 IEEE Trans. Appl. Superconduct. 14 46

    [7]

    Zhang M J, Lang P L, Peng Z H, Chen Y F, Chen K, Zheng D N 2006 Chin. Phys. 15 1903

    [8]

    Gu H F, Cai W Y, Wei Y K, Liu Z H, Wang Q, Wang Y, Dai Y D, Ma P 2012 Chin. Phys. B 21 040702

    [9]

    Zhao K H, Chen X M 2003 Electromagnetism (Beijing: Higher Education Press) p355 (in Chinese) [赵凯华, 陈熙谋 2003 电磁学(北京: 高等教育出版社)第355页]

  • [1] 陈延辉, 谢伟博, 代克杰, 高玲肖, 卢山, 陈鑫, 李宇航, 牟笑静. 非谐振式低频电磁-摩擦电复合振动能收集器. 物理学报, 2020, 69(20): 208402. doi: 10.7498/aps.69.20200793
    [2] 陈天航, 郑斌, 钱超, 陈红胜. 新型电磁波隐身研究进展. 物理学报, 2020, 69(15): 154104. doi: 10.7498/aps.69.20200976
    [3] 叶康平, 裴文瑾, 郗翔, 蒲殷, 伍瑞新. 旋磁铁氧体在实现低频电磁波吸收中的作用. 物理学报, 2020, 69(1): 017801. doi: 10.7498/aps.69.20191229
    [4] 王伟豪, 崔志文. 柱状双层声电效应测井界面电磁波. 物理学报, 2019, 68(20): 204301. doi: 10.7498/aps.68.20190891
    [5] 杨瑞科, 李茜茜, 姚荣辉. 沙尘大气电磁波多重散射及衰减. 物理学报, 2016, 65(9): 094205. doi: 10.7498/aps.65.094205
    [6] 罗旭东, 牛胜利, 左应红. 典型甚低频电磁波对辐射带高能电子的散射损失效应. 物理学报, 2015, 64(6): 069401. doi: 10.7498/aps.64.069401
    [7] 郝书吉, 李清亮, 杨巨涛, 吴振森. 电离层调制加热产生极低频/甚低频波定向辐射的理论分析. 物理学报, 2013, 62(22): 229402. doi: 10.7498/aps.62.229402
    [8] 李粮生, 闫华, 侯兆国, 殷红成. 部分Bessel形电磁波. 物理学报, 2013, 62(3): 030301. doi: 10.7498/aps.62.030301
    [9] 樊飞, 班春燕, 王洋, 巴启先, 崔建忠. 普通铸造和低频电磁铸造7050铝合金电阻率-温度特性的研究. 物理学报, 2009, 58(1): 638-643. doi: 10.7498/aps.58.638
    [10] 葛广顶, 王秉中, 黄海燕, 郑罡. 时间反演电磁波超分辨率特性. 物理学报, 2009, 58(12): 8249-8253. doi: 10.7498/aps.58.8249
    [11] 黄朝军, 刘亚锋, 龙姝明, 孙彦清, 吴振森. 烟尘中电磁波传输特性的Monte Carlo模拟. 物理学报, 2009, 58(4): 2397-2404. doi: 10.7498/aps.58.2397
    [12] 李运周, 史庆藩, 王 琪. 高频电磁波多次散射的数值求解. 物理学报, 2006, 55(3): 1119-1125. doi: 10.7498/aps.55.1119
    [13] 魏新华, 周国成, 曹晋滨, 李柳元. 无碰撞电流片低频电磁模不稳定性:MHD模型. 物理学报, 2005, 54(7): 3228-3235. doi: 10.7498/aps.54.3228
    [14] 周国成, 曹晋滨, 王德驹, 蔡春林. 无碰撞等离子体电流片中的低频波. 物理学报, 2004, 53(8): 2644-2653. doi: 10.7498/aps.53.2644
    [15] 朱永强, 王煜, 沈彬彬, 洪鑫锋, 梁子长. 粉碎电磁波的性质和应用. 物理学报, 2001, 50(5): 832-836. doi: 10.7498/aps.50.832
    [16] 夏蒙棼, 胡慧玲. 高频电磁波驱动等离子体电流. 物理学报, 1982, 31(2): 150-158. doi: 10.7498/aps.31.150
    [17] 唐孟希, 陈嘉言. 可调谐的低频连续引力波接收天线的研究. 物理学报, 1982, 31(10): 1300-1307. doi: 10.7498/aps.31.1300
    [18] 郑庆障, 崔世治. 扭摆——探测低频引力波的一种可能的天线. 物理学报, 1980, 29(9): 1204-1209. doi: 10.7498/aps.29.1204
    [19] 张承福. 低频漂移波与赝经典扩散. 物理学报, 1980, 29(2): 214-224. doi: 10.7498/aps.29.214
    [20] 顾福年. 电磁波在螺旋线上的传播. 物理学报, 1959, 15(12): 637-651. doi: 10.7498/aps.15.637
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出版历程
  • 收稿日期:  2014-04-18
  • 修回日期:  2014-05-14
  • 刊出日期:  2014-10-05

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