超材料增强磁感应通信的实用设计与实现
经典物理
2018-07-13 v2
摘要
尽管地下、水下和室内等复杂环境中的无线通信能够催生大量新型应用，但其性能受限于有损介质和复杂结构。磁感应已被证明是在此类环境中实现可靠通信的有效解决方案。然而，由于小型线圈天线的物理限制，若要求设备便携，则磁感应的通信范围仍然非常有限。为此，超材料增强磁感应通信被提出，理论结果预测其能显著提升通信性能，即数据速率和通信范围。尽管如此，目前 MI 的实际实现仍具挑战性，且缺乏关于球形超材料设计和制造的指南。本文提出了一种利用球形线圈阵列来实现 MI 的实用设计。我们证明可以实现等效负磁导率，并且存在一种谐振条件，在该条件下辐射磁场可被显著放大。我们评估了辐射和通信性能，并进行了全波仿真以验证设计目标。通过使用基于球形线圈阵列的 MI，通信范围可以显著扩大，正如我们在理想 MI 模型中所预测的那样。最后，所提出的 MI 天线在各种环境中得到了实现和测试。
引用
@article{arxiv.1607.03420,
title = {Practical Design and Implementation of Metamaterial-Enhanced Magnetic Induction Communication},
author = {Hongzhi Guo and Zhi Sun and Chi Zhou},
journal= {arXiv preprint arXiv:1607.03420},
year = {2018}
}
备注
arXiv admin note: text overlap with arXiv:1510.08466