超低频磁性通信天线隔振研究

摘要

海水对电磁波的高衰减特性使得常用的无线电波信号难以完成通信任务，超低频通信仍是目前水下通信的有效手段，作为水下通信技术的关键设备，超低频磁性天线具有很高的灵敏度和抗干扰能力，其设计水平及通信能力能够反映国家军事实力，然而潜艇周围存在大量的噪声磁场，潜艇振动引起的运动感应噪声严重影响天线的通信性能。 本文首先从超低频磁性天线工作原理出发，基于电磁感应定律推导潜艇振动对天线通信信噪比的影响特性；并基于ANSYS计算模态分析获取刚性支承下超低频磁性天线的固有振动特性，其结果表明采取有效隔振措施降低天线Y向、Z向振动对提高超低频通信的信噪比具有重大意义。 然后总结提出隔振设计方法，根据超低频磁性天线的工作环境以及其高灵敏特性，对常用隔振技术进行分析和比较，采取双层被动隔振方案完成天线隔振设计研究；并在双层隔振系统参数影响特性分析的基础上提出系统参数设计方法，根据隔振参数设计计算结果，选用适宜的隔振元件。 之后根据解耦原理布置安装隔振元件，确定隔振系统结构初步方案并建立其三维模型，基于ANSYS有限元谐响应仿真，获取简谐激励作用下系统通信频段内的隔振系数，验证Y向、Z向隔振性能；对比有限元仿真结果与理论计算值的差异，分析系统结构振动特性对隔振效果的影响。 最后搭建隔振样机原型以及实验测试系统，基于振动实验国家标准利用扫频实验方式验证样机Z向隔振性能，将实验及仿真结果进行对比，提出系统结构改进措施并评估其改进前后的有限元仿真隔振性能。

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