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随着人们对更深层地下资源的开发和利用,能源产业对提高地下设备设施检测、灾害应急救援、环境安全监测水平提出了更高的要求。稳定可靠的透地通信(Through-the-Earth Communication,TEC)能够有效地连通地表和地下,并将地表控制、监测和报警信号传输到地下,一直以来是国内外专家学者研究的重点。无线透地通信的通信介质不是空气而是土壤、水和岩石,传统电磁波在穿透大地介质时衰减较快,无法满足长距离透地通信的需要。本文针对无线磁感应透地通信展开研究,具体研究内容如下。本文首先分析了导致传统电磁波透地通信透地距离短的原因,即电磁波在穿透大地媒介时自身衰落较大,且分层的土壤和岩石导致电磁波折射和反射而产生的多径效应,进一步增大了电磁波传播过程中的干扰。然后利用线圈磁感应透地通信模型,分析了线圈所产生磁场的特征,并验证了利用磁感应技术进行长距离透地通信的可行性。根据发射与接收线圈之间的耦合关系,本文建立了磁感应透地通信等效电路模型,基于对信道特征进行的分析,提出了增大线圈磁透地通信信道容量的方法,即增大系统的品质因数和线圈之间的耦合系数。利用软件无线电设备USRP N210搭建了线圈磁感应透地通信平台,对线圈磁透地通信性能进行研究,测试了磁透地通信调制与解调方式。实验结果与理论分析一致,线圈磁透地通信存在路径损耗高、信道容量小的问题,同时,为了进行长距离透地通信,接收线圈尺寸较大不适于在空间有限的地下布置。为了解决线圈磁感应透地通信方式存在的问题,本文提出了基于磁阻传感器的磁感应透地通信,即利用隧道磁电阻传感器(Tunnel Magneto-Resistance,TMR)替代线圈作为磁感应透地通信的接收器。首先研究了线性TMR传感器接收磁场信号的原理,分析了TMR传感器线性的工作区域。对TMR磁透地通信模型进行研究,建立了发射功率与接收功率之间的关系表达式,并对信道模型的带宽以及噪声进行了分析。最后利用TMR传感器芯片搭建了实验平台,实现TMR磁感应通信信号的收发。对比发现,TMR传感器磁通信的带宽较大,信道容量较小,但随着磁阻传感器自身噪声的减小,灵敏度的提高以及线性范围的扩大,磁阻传感器将为无线磁感应透地通信发挥越来越多的作用。