中文引用格式： 付国航，金建辉. 基于电流场的阵列极板水下通信系统仿真分析[J]. 电子技术应用，2024，50(4)：48-52.
英文引用格式： Fu Guohang，Jin Jianhui. Simulation and analysis of current field based underwater communication system with arrayed polar plates[J]. Application of Electronic Technique，2024，50(4)：48-52.
引言
水下通信技术，在海洋科学、水下勘探、海底资源开发及军事等众多领域展现出广泛的应用潜力[1]。鉴于我国拥有众多淡水湖泊和河流，水下通信在淡水环境的应用亦日渐显现其重要性[2]。然而，与海水环境相比，淡水环境在物理特性上的差异、多径效应[3]等问题，以及提升水下通信传输速率的需求，均为淡水水下通信技术的研究与应用带来了新的挑战。
传统的水下通信链路大多基于声学系统[4]。在淡水和浅水环境中，声学通信易受到水面及河岸人为噪声的干扰，并且其频带受限，需依赖复杂而高效的信号处理技术。电磁波也经常被用于水下通信以发挥其优势，但是电磁波在水下传播时面临严重的衰减[5]，尤其是高频电磁波，其衰减严重限制了通信距离和数据传输速率[6]。此外，高频电磁波的传播距离与发射功率呈指数级关系，这进一步限制了通信范围。虽然低频电磁波在水中的衰减相对较低，但使用低频电磁波进行通信会引发其他问题，包括通信带宽受限以及需要设计复杂庞大的接收天线[7]，并且相较于海水，淡水的电导率更低、温差更大，这会加剧高频电磁波的衰减。这些挑战推动着水下通信领域不断探索创新技术解决方案，以克服高频电磁波衰减和低频电磁波天线长度等问题，从而提升水下通信的性能与可行性。
本文提出一种采用极板阵列的新型水下通信系统。该系统通过在发射器和接收器设置多块均匀排布的极板阵列，控制发射频率在甚低频[8]，利用电场在水中传播的特点，有效提升接收信号强度[9-10]。与传统技术相比，新系统采用简单的结构设计，在不增加发射功率的条件下就能扩大通信距离，从而改善水下通信的性能与可行性。这种技术创新为解决高频电磁波衰减和低频电磁波天线长度等问题提供了新的思路，有望在水下通信领域取得重要进展。
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作者信息：
付国航，金建辉
（昆明理工大学 信息工程与自动化学院， 云南 昆明650500）
