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水下通信

2018-07-20 16:04:58    

水下通信,是相对陆地、空间通信而言。 人类在陆地、空间可以实现自由的通信,但是在水中实现自由的通信还比较困难。

目录

  • 1 定义
  • 2 水下有线通信
  • 3 水下无线通信
    • 3.1 水声通信
    • 3.2 水下无线光通信

定义

水下通信,主要指在淡水、海水中的通信。像陆地上的通信一样,水下通信,也可分为有线通信和无线通信。

水下有线通信

水下有线通信可以通过铺设海底光缆、海底电缆的手段实现。

水下无线通信

由于电磁波在水中有很大的衰减,所以陆地上广泛使用的电磁波无线通信,在水中很难实现。现在,水下无线通信主要利用声波、特殊波长的光进行无线通信, 分别称为水声通信、水下无线光通信。 电磁波在水中传播与在空气中不同。由于水的电导率和介电常数与空气中的电导率和介电常数不同,因此其传播特性也不一样。 电磁波从空气进入海水中时,电场的水平分量远大于垂直分量 ,电场方向基本是水平的,因此传播方向是向下的。这时,在深度为h处的场强E是按指数规律衰减的,衰减很快。波长越短,衰减越大;水的电导率越高,衰减越大。 由于上述这些特点,电磁波在海水中的传播距离有限。一般来说,长波可穿透水的深度是几米,甚长波穿透水深是10~20米,超长波穿透水深是100~200米。 水下通信还可以采用非电磁波通信,如水声通信。由于声波在海水中衰减较小,利用声波在海水中通信可得到数十公里的通信距离,在有波导现象存在时,通信距离会更远。水面船只对潜艇或潜艇之间的通信,大多采用水声通信。

水声通信

目前,水声通信技术是实现水下目标间无线通信的最成熟的技术。但是,声波在水中的衰减和声波频率的平方成正比,当水声信号的频率为10MH在时,水声信号的衰减可以达到30dB/m,因此水声通信的频率低带宽小;另外,声波在水中传输速度慢,导致信号延迟大;海洋背景噪声大导致信噪比小。因此,水声通信无法满足当前传感器网络、水下探测中普遍采用的视频、音频等讯号的实时传输的需求;另外,水声系统设备昂贵、体积大、功耗大,也无法满足水下通信系统对小体积、低功耗以及低成本的需求。

水下无线光通信

水下无线光通信,是指利用蓝绿波长的光进行的水下无线光通信。


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