陈海洋，张曙霞，蒋宇中，王永斌，林朋飞，彭 丹

(海军工程大学 电子工程学院， 湖北 武汉 430033)

基于FPGA的微型化低频通信系统的设计与实现

陈海洋，张曙霞，蒋宇中，王永斌，林朋飞，彭 丹

(海军工程大学 电子工程学院， 湖北 武汉 430033)

针对现有低频通信系统功耗过高、天线尺寸太大、调整不灵活等问题，设计了一种基于FPGA的低频通信系统。研究了基于软件无线电的微弱信号处理方案，设计出高效的低频天线，实现了远距离、大穿透深度的可移动通信。在较强的电磁干扰情况下进行了透地和透水模拟实验，结果表明该系统可以在地面和地下以及地面和水下建立起有效的无线电通信，证明了低频无线通信的发展潜力，可以为实际应用提供参考。

FPGA；低频无线通信；微弱信号处理；天线技术

0 引言

随着科技的进步，无线电通信技术飞速发展，在现代社会得到极其广泛的应用。陆地浅层资源因过度开发而潜力受限，使用低频无线电技术探寻海洋资源、地下深层矿藏和深空资源的需求越来越迫切[1]。与此同时，现代城市的空间得到高度利用，楼宇间及地下无线通信的重要性日益凸显。处于无线电频谱末端的低频电磁波，对岩层、沙壤、水等有耗介质具有较大的穿透能力[2]，可以作为透地和透水通信的传播媒介。但是，由于天线尺寸需与低频电磁波波长相比拟，天线的辐射效率很低，加上随频率降低而增加的本底噪声和大气噪声的干扰[3]，以及在有耗介质中传播的衰减，使得微弱的接收信号湮没在噪声之中。……