邓羽捷 付天晖 王永斌 修梦雷

（海军工程大学电子工程学院 武汉 430033）

1 引言

由于现场对电缆的破坏，有线通信在战时/矿井应急通信等场合不适用。无线透地通信方式中，传统电磁波的波长短，绕射能力差，在多层复杂地质结构中传输产生的反射、折射现象，损耗了一部分信号能量；且地层电磁参数的变化，尤其是地层的介电常数和电导率的变化与水分含量关系极大，会对电磁波的衰减造成显著影响［1-3］，因此不适用。有关学者提出了三种方案：基于天线近场感应的磁场透地通信、基于地电极电流注入的电场透地通信和基于机械振动波的弹性波透地通信［4］。磁感应透地通信受地质结构影响较小，天线设计较简单，相对成熟［5］。低频信号的穿透能力强、能量衰减较小，因此三种方式均选取低频频段。

由于发射天线周围介质的不同，上行链路模式电磁波的衰减约为下行链路的两倍［6］。为了增大信号传输距离，透地通信引入了三个主要研究方向：增大信号发射功率、提取接收方弱信号和降低噪声干扰；由香农定理可知，信道容量由信道的带宽和信噪比决定，在系统带宽一定的情况下，提高信噪比可以有效增大信道容量，由于发射端体积受限以及地下安全功率的要求，通过增大发射信号功率提高效率的空间较小，因此，提高天线利用率、降低噪声干扰、选择传播频率是透地通信系统的重点研究目标。

2 国内外研究概况

早在1899年，Nicola Tesla就提出了以大地为传输媒介，采用极低频电磁波进行通信的想法［2］。……