一种用于甚低频透地通信的天线[发明专利]

(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201810181544.0
(22)申请日 2018.03.06
(71)申请人 湖南正申科技有限公司
地址 410217 湖南省长沙市岳麓区长沙高
新开发区雷锋镇荷塘月色庄园山水英
伦牛顿区第A16幢102号
(72)发明人 周伟　王杜　王满中　
(74)专利代理机构 北京栈桥知识产权代理事务
所(普通合伙) 11670
代理人 潘卫锋
(51)Int.Cl.
H01Q 23/00(2006.01)
H01Q 1/36(2006.01)
H01Q 1/08(2006.01)
(54)发明名称一种用于甚低频透地通信的天线(57)摘要本发明公开了一种用于甚低频透地通信的天线，主要包括壳体、继电器、发射天线、滤波器、接收天线、控制模块和电源；所述发射天线活动连接在发射信号孔上，继电器与发射天线连接；所述滤波器设置在壳体内部，所述接收天线活动设置在壳体内部，接收天线可通过所述接收信号孔伸出，滤波器与接收天线连接，连接处设置有放大器；控制模块包括CPU、FPGA和路由器；所述电源为可移动电源，电源与继电器、滤波器、放大器连接；本发明实现了基于甚低频技术收发一体式全双工透地通信装备的通信天线，适用于各类煤矿、非煤矿山、隧道的日常通信、监控数据传输
和灾难救援的透地通信装备。

权利要求书1页 说明书3页 附图3页CN 108493627 A 2018.09.04
C N 108493627
A
1.一种用于甚低频透地通信的天线，其特征在于，主要包括壳体(1)、继电器(2)、发射天线(3)、滤波器(4)、接收天线(5)、控制模块(6)和电源(7)；所述壳体(1)上设置有发射信号孔(11)和接收信号孔(12)，所述发射信号孔(11)有两个；所述继电器(2)设置在壳体(1)内部，所述发射天线(3)活动连接在发射信号孔(11)上，继电器(2)与发射天线(3)连接；所述滤波器(4)设置在壳体(1)内部，所述接收天线(5)活动设置在壳体(1)内部，接收天线(5)可通过所述接收信号孔(12)伸出，滤波器(4)与接收天线(5)连接，连接处设置有放大器；所述控制模块(6)包括CPU、FPGA和路由器，所述CPU、FPGA和所述路由器连接，CPU、FPGA和继电器(2)、滤波器(4)连接；所述电源(7)为可移动电源，电源(7)与继电器(2)、滤波器(4)、放大器连接；所述发射天线(3)包括连接头(31)、紧固套(32)和柔性天线(33)，所述连接头(31)有两个，分别活动设置在所述柔性天线(33)的两端，所述紧固套(32)有两个，分别活动设置在连接头(31)与柔性天线(33)的连接处，柔性天线(33)通过连接头(31)与继电器(2)连接；所述柔性天线(33)包括内导层(331)、绝缘层(332)、保护套(333)、外导片(334)和抗压套(335)，所述保护套(333)均匀设置有若干槽孔(3330)，所述内导层(331)两端与连接头(31)连接，所述绝缘层(332)包裹在内导层(331)的外部，所述保护套(333)包裹在绝缘层(332)的外部，所述外导片(334)有若干，分别设置在槽孔(3330)内，外导片(334)与内导层(331)连接，所述抗压套(335)包裹在保护套(333)的外部；所述接收天线(5)包括低频铁氧体
(51)、隔离管(52)和漆包线(53)，所述频铁氧体(51)与所述放大器连接，所述漆包线(53)包裹在频铁氧体(51)的外部，且中间用所述隔离管(52)隔开。

2.如权利要求1所述的一种用于甚低频透地通信的天线，其特征在于，所述发射信号孔
(11)和接收信号孔(12)都设置在壳体(1)的一个侧面上。

3.如权利要求1所述的一种用于甚低频透地通信的天线，其特征在于，所述接收天线
(5)为伸缩结构。

4.如权利要求1所述的一种用于甚低频透地通信的天线，其特征在于，所述发射信号孔
(11)上设置有接通插孔(110)，所述接通插孔(110)与发射信号孔(11)接触处设置有绝缘保护套。

5.如权利要求1所述的一种用于甚低频透地通信的天线，其特征在于，所述继电器(2)采用隔离固态继电器。

6.如权利要求1所述的一种用于甚低频透地通信的天线，其特征在于，所述低频铁氧体
(51)采用磁性硅钢片。

7.如权利要求1所述的一种用于甚低频透地通信的天线，其特征在于，所述隔离管(52)采用软塑胶管。

8.如权利要求1所述的一种用于甚低频透地通信的天线，其特征在于，所述接收天线(5)外部包裹一层铝合金壳(54)。

权　利　要　求　书1/1页CN 108493627 A
一种用于甚低频透地通信的天线
技术领域
[0001]本发明属于救援通信系统设备技术领域，具体涉及一种用于甚低频透地通信的天线。

背景技术
[0002]目前我国应急产业正呈现蓬勃发展态势，应急产业体系也基本形成，而这其中，安防通信系统成为重要的支撑力量。

市场上虽然有一些应急救援通信产品，但是经过市场调研发现，这些产品在应用中存在以下问题，难以克服：
[0003](1)传统的有线救援通讯设备系统很复杂，可扩展性很差，而且一旦发生灾害，特别是现场存在易燃易爆气体泄漏、爆炸起火断电等恶劣情况时，即面临全面瘫痪风险。

[0004](2)无线应急救援通讯设备目前只有零星的进口产品，目前无法解决中国煤安、矿安、本安系列标准的认证问题，且实际探测距离太短，使得其使用范围受到很大局限。

[0005](3)目前，越来越多的电子产品运用无线通信技术对资料、声音、图像等进行无线传输，从而形成无线局域网络。

无线装置是一种用以感应电磁波的组件，是应用于无线通信技术设备的必要装置。

现有的内置天线固定在设备内部的某个区域再通过射频同轴线馈入。

但无线设备小型化，手持设备的微型化，导致在设备内部没有足够的空间放置天线。

[0006]因此，开发井下与地面之间的全无线透地通信系统，增强透地通信天线的性能，可大大增强通信系统的生存能力，从而提高救援效率，增加救援成功机会，市场需求迫切，前景广阔。

发明内容
[0007]针对以上技术问题，本发明提供一种结构简单、透地性强、探测距离远的用于甚低频透地通信的天线。

[0008]本发明的技术方案为：一种用于甚低频透地通信的天线，主要包括壳体、继电器、发射天线、滤波器、接收天线、控制模块和电源；所述壳体上设置有发射信号孔和接收信号孔，所述发射信号孔有两个；所述继电器设置在壳体内部，所述发射天线活动连接在发射信号孔上，继电器与发射天线连接；所述滤波器设置在壳体内部，所述接收天线活动设置在壳体内部，接收天线可通过所述接收信号孔伸出，滤波器与接收天线连接，连接处设置有放大器；所述控制模块为市售，控制模块包括CPU、FPGA和路由器，所述CPU、FPGA和所述路由器连接，CPU、FPGA和继电器、滤波器连接；所述电源为可移动电源，电源与继电器、滤波器、放大器连接；所述发射天线包括连接头、紧固套和柔性天线，所述连接头有两个，分别活动设置在所述柔性天线的两端，所述紧固套有两个，分别活动设置在连接头与柔性天线的连接处，柔性天线通过连接头与继电器连接；所述柔性天线包括内导层、绝缘层、保护套、外导片和抗压套，所述保护套均匀设置有若干槽孔，所述内导层两端与连接头连接，所述绝缘层包裹在内导层的外部，所述保护套包裹在绝缘层的外部，所述外导片有若干，分别设置在槽孔内，外导片与内导层连接，所述抗压套包裹在保护套的外部；所述接收天线包括低频铁氧
体、隔离管和漆包线，所述频铁氧体与所述放大器连接，所述漆包线包裹在频铁氧体的外部，且中间用所述隔离管隔开。

[0009]进一步地，发射信号孔和接收信号孔都设置在壳体的一个侧面上，能够有效地减小占用的空间，从而能够有效地使得无线设备小型化、手持设备微型化。

[0010]进一步地，发射信号孔上设置有接通插孔，所述接通插孔与发射信号孔接触处设置有绝缘保护套，能够有效地避免漏电现象，并且能够有效地避免静电的产生，有效地提高了使用者在地下环境中的使用的安全性。

[0011]进一步地，继电器采用隔离固态继电器，隔离固态继电器为一种全电子电路组合的元件，具有较强的可靠性，无触点、无火花、寿命长、无噪声，无电磁干扰，开关速度快，能够以微小的控制信号达到直接驱动大电流负载的目的。

[0012]进一步地，保护套与抗压套之间设置有丁基橡胶防水层，丁基橡胶具有优良的耐候性、耐老化性及防水性，对被粘物表面起到密封、减震、保护等作用，该产品完全不含溶剂，所以不收缩、不会散发有毒气体，因其终生不固化，故对被粘物表面热胀冷缩和机械形变有极佳的追随性，能够更好的保护发射天线的内部。

[0013]进一步地，低频铁氧体采用磁性硅钢片，具有较强的电阻率和最大的磁导率，能够有效地降低矫顽力、铁芯损耗和磁时效。

[0014]进一步地，隔离管采用软塑胶管，软塑胶管具有质轻、耐腐蚀、外形美观、无不良气味、加工容易等特点，能够极大地减少制造成本。

[0015]进一步地，接收天线外部包裹一层铝合金壳，铝合金壳加工方便，能够有效地保护接收天线，散热、屏蔽、防水性都能够达到最佳，并且便于安装。

[0016]本发明的工作原理：发射过程为控制模块控制打开继电器，使大电流经发射天线发出；接收过程为接收天线接收微弱通讯信号，经放大器将信号放大，经控制模块算法解调出通信信息。

[0017]与现有技术相比，本发明的有益效果为：本发明用低频铁氧体作为信号接收的载体，铁氧体的电阻率比金属、合金磁性材料大得多，而且还有较高的介电性能，铁氧体的磁性能还表现在高频时具有较高的磁导率，采用独特的发射天线结构，能够极大地增大实际探测距离，使得使用范围受到的局限性较小，保护套、抗压套、丁基橡胶防水层能够有效地避免因为外界因素造成的信号传播范围较小，同时也能够更好地保护发射天线的内部；同时，发射天线的活动设置和接收天线的伸缩活动设置能够有效地减小占用的空间，从而能够有效地使得无线设备小型化、手持设备微型化；本发明实现了基于甚低频技术收发一体式全双工透地通信装备的通信天线，适用于各类煤矿、非煤矿山、隧道的日常通信、监控数据传输和灾难救援的透地通信装备，有助于保证生产工作的安全进行，极大地减小了矿井事故发生后对通信信息获取的时间，更广泛、有效地获知井下情况，以便于后续能够及时的开展救援工作。

附图说明
[0018]图1是本发明的结构示意图；
[0019]图2是本发明的爆炸图；
[0020]图3是本发明的发射天线的结构示意图；
[0021]图4是本发明的接收天线的结构示意图；
[0022]其中，1-壳体、11-发射信号孔、110-接通插孔、12-接收信号孔、2-继电器、3-发射天线、31-连接头、32-紧固套、33-柔性天线、331-内导层、332-绝缘层、333-保护套、3330-槽孔、334-外导片、335-抗压套、4-滤波器、5-接收天线、51-低频铁氧体、52-隔离管、53-漆包线、54-铝合金壳、6-控制模块、7-电源。

具体实施方式
[0023]下面结合附图和具体实施例来对本发明进行更进一步详细的说明。

[0024]实施例
[0025]如图1-4所示的一种用于甚低频透地通信的天线，主要包括壳体1、继电器2、发射天线3、滤波器4、接收天线5、控制模块6和电源7；壳体1上设置有发射信号孔11和接收信号孔12，发射信号孔11有两个，发射信号孔11和接收信号孔12都设置在壳体1的一个侧面上，发射信号孔11上设置有接通插孔110，接通插孔110与发射信号孔11接触处设置有绝缘保护套；继电器2设置在壳体1内部，发射天线3活动连接在发射信号孔11上，继电器2与发射天线3连接；滤波器4设置在壳体1内部，接收天线5活动设置在壳体1内部，接收天线5可通过接收信号孔12伸出，滤波器4与接收天线5连接，连接处设置有放大器；控制模块6包括CPU、FPGA 和路由器，CPU、FPGA和路由器连接，CPU、FPGA和继电器2、滤波器4连接；电源7与可移动电源，电源7与继电器2、滤波器4、放大器连接；发射天线3包括连接头31、紧固套32和柔性天线33，连接头31有两个，分别活动设置在柔性天线33的两端，紧固套32有两个，分别活动设置在连接头31与柔性天线33的连接处，柔性天线33通过连接头31与继电器2连接；柔性天线33包括内导层331、绝缘层332、保护套333、外导片334和抗压套335，保护套333均匀设置有若干槽孔3330，内导层331两端与连接头31连接，绝缘层332包裹在内导层331的外部，保护套333包裹在绝缘层332的外部，外导片334有若干，分别设置在槽孔3330内，外导片334与内导层331连接，抗压套335包裹在保护套333的外部；接收天线5包括低频铁氧体51、隔离管52和漆包线53，频铁氧体51与放大器连接，漆包线53包裹在频铁氧体51的外部，且中间用隔离管52隔开。

[0026]其中，继电器2采用隔离固态继电器，保护套333与抗压套335之间设置有丁基橡胶防水层，低频铁氧体51采用磁性硅钢片，隔离管52采用软塑胶管，接收天线5外部包裹一层铝合金壳54。

[0027]本发明的工作原理：发射过程为控制模块6控制打开继电器，使大电流经发射天线3发出；接收过程为接收天线5接收微弱通讯信号，经放大器将信号放大，经控制模块算法解调出通信信息。

[0028]最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。

图1
图2
图3
图4。