罗文鑫， 郭里婷

(福州大学物理与信息工程学院, 福建 福州 350108)

0 引言

磁感应(MI)通信作为一种新兴的通信技术， 因受环境因素影响较小而具有稳定的信道状态[1]， 且有着天线尺寸小[2]、 易于部署等优势， 受到了许多关注以及国内外众多学者的研究. 传统电磁波通信的技术在地下环境中遇到三个主要问题： 高路径损耗、 动态信道状况和较大的天线尺寸[3]. 而MI通信被认为是有可能替代传统电磁波通信技术的磁通信技术[4]， 在土壤状况监测、 地震预测、 矿山/隧道通信[5]等领域有着广泛的应用前景. 但是在传统的磁感应传输系统中， 系统实际可用带宽一般仅有1～2 kHz[5]， 较窄的带宽导致其信道容量也较小, 以至于其在许多需要较高数据传输速率(200 kb·s-1以上)的场景中使用受到较大限制. 随着现代工业生产、 城镇建设正逐步扩大对地表下空间的利用[6], 以及5 G时代的到来， 对磁感应通信系统信息的采集和传输速率提出了更高的要求. 因此, 有必要研究和分析频率分裂现象， 以扩展磁感应通信信道的可用带宽， 达到扩大信道容量目的， 从而拓展磁感应通信的应用场景.

频率分裂[7]现象是当两磁感应线圈处于强耦合区[8]时产生的一种特殊现象. 由于频率分裂现象的产生， 系统的最佳接收功率位置将会由谐振频率点分裂成两个或者多个最佳功率接收点[9-10]. 频率分裂的产生通常是不利于最大化接收功率的， 但是可以将频率分裂产生的多通道信道用于数据传输……