[发明专利]透地无线通信发射天线阵列及采用其的透地无线通信系统

说明书

一种透地无线通信发射天线阵列及采用其的透地无线通信系统。该发射天线阵列包括支架、发射天线单元、调谐单元、信号放大单元和信号分配单元；其中，支架包括主体支撑结构和支撑套管；发射天线单元包括加载磁芯、非金属支撑筒、辐射线圈、非金属套筒、非金属内圆盖及外圆盖；发射天线单元安装在支撑套管内，三个发射天线单元组成一个一阶阵列，三个一阶阵列组成一个二阶阵列；本发明实现了低频信号的有源阵列发射技术，具有小型化、重量轻、易架设、高可靠、机动性好的优点，可用作透地无线通信系统及其他穿透通信系统的发射天线。

技术领域

本发明涉及透地无线通信领域，尤其涉及一种透地无线通信发射天线阵列及采用其的透地无线通信系统。

背景技术

发射天线是透地无线通信系统中一个重要的组成部分，它的性能对通信系统的整体性能有着重要的影响。透地无线通信系统多工作在VLF(Very Low Frequency，甚低频)频段(3KHz-30KHz)以下，作用在300m-1000m的中短距离范围内，属磁感应通信技术。为保证穿透距离，发射磁矩要求较大。同时，由于地下巷道狭窄，且在应急情形下需保证时效性和不损坏，要求发射天线具有小型化、易架设、高可靠、机动性好的特点。目前，透地无线通信系统常用的发射天线形式多为空心单匝或多匝线圈，其占地较大、布设费时且可靠性差。在矿井、洞穴、地铁应急无线通信等实际应用中，对发射天线的小型化、易架设、高可靠等特性有着迫切的需求。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种透地无线通信发射天线阵列，以期至少部分地解决上述技术问题中的至少之一。

为了实现上述目的，本发明提供了一种透地无线通信发射天线阵列，包括：

支架，包括主体支撑结构和各支撑套管，各支撑套管与所述主体支撑结构刚性连接，所述各支撑套管构成一阶安装结构；

发射天线单元，安装在所述各支撑套管内，各发射天线单元包括加载磁芯、非金属支撑筒、辐射线圈、非金属套筒、非金属内圆盖及外圆盖；其中：

加载磁芯，安装在所述非金属支撑筒内；

非金属内圆盖，安装在所述非金属支撑筒两端，用来固定所述加载磁芯；

辐射线圈，均匀绕制在所述非金属支撑筒外壁上；所述辐射线圈的首端及末端沿所述非金属套筒内壁引下，穿过所述非金属外圆盖引出，构成发射天线单元输入端；

非金属套筒，套在所述辐射线圈上；以及

非金属外圆盖，安装在所述非金属套筒两端，用来固定所述辐射线圈。

其中，所述各支撑套管构成的一阶安装结构的数量为3的倍数，且三个所述一阶安装结构呈等边三角形分布，并与所述主体支撑结构成二阶安装结构；

作为优选，所述二阶安装结构能够按相同规律进一步扩展形成高阶安装结构。

其中，所述各发射天线单元组成一阶阵列，再与主体支撑结构形成二阶阵列；

作为优选，三个所述发射天线单元组成一个一阶阵列；

作为优选，三个所述一阶阵列组成一个二阶阵列；

作为优选，所述发射天线阵列还设置有调谐单元，所述调谐单元安装在主体支撑结构内，所述调谐单元包括输入端和输出端，输出端与所述发射天线单元或一阶阵列或二阶阵列输入端电性连接；

作为优选，所述调谐单元为电容器构成的网络，与所述发射天线单元或一阶阵列或二阶阵列构成串联谐振。

其中，所述发射天线阵列还设置有信号放大单元，所述信号放大单元安装在主体支撑结构内，各所述信号放大单元包括输入端和输出端，输出端与所述调谐单元输入端电性连接；

作为优选，所述信号放大单元工作于压控或流控放大模式。