2023年12月17日，Advanced Materials在線發(fā)表了董蜀湘教授研究團(tuán)隊(duì)及其合作者的最新研究成果：“A high-Q Electric-Mechano-Magnetic Coupled Resonator for ELF/SLF Cross-Medium Magnetic Communication”。針對(duì)極低頻/超低頻電磁波通信極低輻射效率的困惑，文章提出了一種壓電陶瓷/鐵磁材料異質(zhì)結(jié)構(gòu)電-機(jī)-磁（EMM）耦合新理論方法，大大增強(qiáng)了低頻輻射效率，并啟發(fā)了低頻機(jī)械天線的設(shè)計(jì)靈感，為今后跨海水、地下等惡劣環(huán)境下的通信保障提供了新的方案。論文第一作者為常江磊博士，董蜀湘教授為論文通訊作者。課題組彭巍、慈鵬弘、鄭心怡和王賓博士，浙江大學(xué)張春利教授、何狀狀博士和華東師范大學(xué)許書鵬博士為合作者。

極低頻/超低頻（ELF/SLF）電磁波能夠在惡劣的跨介質(zhì)信道中傳播，但是傳統(tǒng)的電磁天線尺寸大（>10公里），功耗非常高。為解決這一問(wèn)題，本文提出了一種厘米級(jí)尺寸的壓電陶瓷/鐵磁材料異質(zhì)結(jié)構(gòu)電-機(jī)-磁（EMM）耦合諧振子，用于ELF/SLF跨介質(zhì)磁通信。該諧振子的品質(zhì)因子Q（約240）比之前報(bào)道的機(jī)械天線和環(huán)形線圈天線高出一到五個(gè)數(shù)量級(jí)。與傳統(tǒng)ELF/SLF頻段環(huán)形線圈天線相比，該諧振器的輻射效率提高了5000多倍，并且，其磁場(chǎng)輻射能力也比壓電諧振式機(jī)械天線提高了200%。此外，本文提出了一種ASK+PSK調(diào)制方法，將諧振器的弛豫時(shí)間減少了80%，可以大大提高通信速率。最后，搭建了跨介質(zhì)水下磁通信系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了跨海水介質(zhì)磁通信，表明了其作為便攜、高效的ELF/SLF通信天線的潛力。

該研究得到國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目支持。

原文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adma.202309159

（來(lái)源 高等研究院）