一种低频信号调制装置及调制方法与流程

本申请涉及无线通信领域，尤其涉及一种低频信号调制装置及调制方法。

背景技术：

1、在无线通信系统中，低频通信对地壳、海水等介质具有较强的穿透力，有传播距离远、可靠性高等优点。但由于低频通信在10hz-30khz范围内，波长为30000km-10km，传统天线的长度一般为其波长的1/4，造成传统天线发射体系尺寸和发射功耗都非常大。

2、机械天线是一种小型化的低频通信天线，利用机械运动的电荷或磁矩直接激励电磁波的一种新型低频电磁发信技术，具有体积小及发射功率低的特点。得益于稀土永磁材料和旋转伺服控制技术，旋转永磁式机械天线是一种很好的小型化替代方式。

3、但由于现有的旋转永磁式机械天线多为调整驱动电机的转速来实现信号的频率调制。由于永磁体负载重量问题，对电机性能要求较高，对于fsk调制很难实现高效的电机速率切换。

4、专利cn112615805 a名为基于双永磁体的机械天线通信系统及方法，通过旋转伺服控制系统实现机械天线辐射源的运动状态控制，通过改变第一永磁体，第二永磁体的磁化方向夹角即可实现信号的幅度和相位调制，本质上是幅度和相位联合调制。

5、专利cn 114844751 a名为基于双机械天线的2fsk信号调制系统，通过单片机对双向控制开关装置的控制来切换所述两个机械天线电流回路的通断，进而改变机械天线中圆柱形永磁体的实时转速，能够有效减少现有技术中因为单个电机在速度变化时产生的信号时延，实现了机械天线的2fsk信号调制的快速切换。但电机为机械装置，启停需要过渡时间，限制了电机能调制的信号速率。

6、因此，对于码速率要求较高的情况下，需要设计快速切换fsk信号调制方式，以满足高速波形发送的需求。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种低频信号调制装置及调制方法，以解决现有技术存在的频率切换效率低，调制码率低的问题。

2、一种低频信号调制装置，适用于多进制频移键控信号，包括：屏蔽切换控制单元、信号生成单元和多进制数个机械天线；每个机械天线包括：永磁体、用于驱动永磁体的电机和罩在永磁体周围的屏蔽罩，其中，每个电机转速恒定，是按照多进制调制使用的频率设置的；

3、信号生成单元，用于根据设定的波特率及码流，生成方波信号；

4、屏蔽切换控制单元，用于将方波信号转换为屏蔽罩的屏蔽控制信号；

5、机械天线，用于在屏蔽控制信号的控制下，切换屏蔽罩的屏蔽效用，发射电磁信号。

6、一种低频信号调制的方法，包括：

7、信号生成单元根据设定的波特率及码流，生成方波信号；

8、屏蔽切换控制单元将方波信号转换为屏蔽罩的屏蔽控制信号；

9、机械天线在屏蔽控制信号的控制下，切换屏蔽罩的屏蔽效用，发射电磁信号，其中，机械天线包括：永磁体、用于驱动永磁体的电机和罩在永磁体周围的屏蔽罩，其中，每个电机转速恒定，是按照多进制调制使用的频率设置的。

10、在本申请的方案中，使用多个机械天线，每个机械天线的电机工作在恒定转速，不是通过要改变电机的转速来控制信号的发射与否，而是通过屏蔽罩的屏蔽与否来控制信号的发射与否，由于屏蔽罩的屏蔽切换速度快于电机转速的改变，因此可以实现频率的快速切换，满足高比特率调制的需求。

技术特征：

1.一种低频信号调制装置，其特征在于，适用于多进制频移键控信号，包括：信号生成单元、屏蔽切换控制单元和多进制数个机械天线；每个机械天线包括：永磁体、用于驱动永磁体的电机和罩在永磁体周围的屏蔽罩，其中，每个电机的转速恒定且是按照多进制调制使用的频率设置的；

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述屏蔽罩为磁性可变阻尼屏蔽罩或者机械式切换屏蔽罩。

3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，屏蔽切换控制单元，具体用于采用正逻辑方式，将1左移位方波信号的码元值，形成屏蔽控制信号；或者采用负逻辑方式，将1左移位方波信号的码元值后取反，形成屏蔽控制信号。

4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述屏蔽罩为磁性可变阻尼屏蔽罩；

5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述屏蔽罩为机械式切换屏蔽罩；

6.一种低频信号调制的方法，其特征在于，包括：

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，屏蔽切换控制单元将方波信号转换为屏蔽罩的屏蔽控制信号，具体包括：

8.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述屏蔽罩为磁性可变阻尼屏蔽罩；

9.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述屏蔽罩为机械式切换屏蔽罩；

10.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述波特率大于等于100bps。

技术总结
本申请实施例提供了一种低频信号调制装置及调制方法，用于解决现有技术存在的频率切换效率低，调制码率低的问题。装置适用于多进制频移键控信号，包括：信号生成单元，用于根据设定的波特率及码流，生成方波信号；屏蔽切换控制单元，用于将输入方波信号转换为屏蔽罩的屏蔽控制信号；机械天线，用于在屏蔽控制信号的控制下切换屏蔽罩的屏蔽效用，发射电磁信号，机械天线包括：永磁体、电机和罩在永磁体周围的屏蔽罩，其中，每个电机转速恒定，是按照多进制调制使用的频率设置的。由于使用多个机械天线，每个机械天线的电机恒定转速工作，并且用屏蔽罩的屏蔽与否来控制信号的发射与否，因此可以实现频率的快速切换，满足高比特率调制的需求。

技术研发人员：刘智国,刘金龙,廉新科,孙智超,崔明珠,王道辉,连鹏坤,董海莲
受保护的技术使用者：中电长城圣非凡信息系统有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/27