洞穴通信天线难题 [复制链接]

传输不了的时候储存起来   等动物出洞了 再集中传输

版主请赐教

象楼主这种课题其实有简便的成功率较高的解决方案,但是楼主没说清楚到底是要小动物定位还是要传小动物的生理数据,或是借用小动物探究地下的温湿度等数据,因为具体要什么数据才能决定采用什么方案.

对于土壤这种导电率比较高的介质来说，中短波应该比v/u段的穿透能力更好。频率越低，被吸收掉的分量越少。主要难点是天线挂在獾身上，不可能做的太大（不知道2米多长度如何做到？），所以天线的效率实在太低了。
可以用实验的方法来找到合适的频率，做一些不同波长的缩短偶极子天线并做好匹配，埋在地面下一定深处，通过馈线引到地面上。然后接上发射机并在地面上用场强仪比较结果。还要把天线缩短率和效率的因素加权考虑进去。
我感觉几百khz到几mhz的频率对于穿透底层应该是合适的。难点还在于天线过短效率无法保证。

不是有个美国孩子搞创新，弄的是坑道通信，隔着地皮都能通到，网上可搜到。
另外以下找到的一篇文章对爱好坑到通信的朋友可能很有启发和帮助：
总参谋部 ×××研究所高级工程师司徒梦天同志……入伍四十多年来，对党的事业无限忠诚，工作兢兢业业，锐意进取，为我军通信事业作出了重大贡献。特别是１９７８年以来，他带领课题组，勇攀现代科学高峰，终于攻克了"军事地下通信系统"这一高科技项目，填补了我国地下通信领域的空白……为表彰该同志的突出功绩，中央军委决定，给司徒梦天同志记一等功。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　主席：江泽民
　　锻造“最后通信手段”的人--军事学术界的"哥德巴赫猜想"
  数学家陈景润攻克了数学界的哥德巴赫猜想；而军事学术界的"哥德巴赫猜想"--地下通信的破译者就是本文的主人公司徒梦天。
  什么是"地下通信"？要解释清楚这个学术概念，把汉语词汇翻腾个遍，也难以找到适当的简明扼要的定义。司徒梦天为了这四字概念的理论解释则花了整整６年的时间，而他从开始进行这项研究到其成果惊动了江泽民总书记，时间之桥跨越了整整２０个年头！
  还是让我们来听听司徒梦天本人的形象解释吧。"如果所有通信手段都被敌方战火摧毁了，还有最后一个’杀手锏’，那就是我和课题组的同志们研制出的一种抗毁、抗干扰的地下通信系统。它的收发信设备和天线全部架设在地下坑道内，可与指挥机关设置在一起，只要指挥机关不被摧毁，只要还有人活着，就能利用该系统传送指挥命令进行反击，这就是被人们称为’最后通信手段’的地下通信。"
  "地下通信"的概念是在抗美援朝战争中上甘岭战役时期提出来的。当时，为解决敌人狂轰滥炸造成我军坑道通信中断的问题，在前方的战争还在激烈进行时，我军后方的一些科研机构就开始了埋地天线的研究。但由于缺少科学理论指导，这项研究多年来基本上还是白纸一张，成为军事学术界的一个"哥德巴赫猜想"。三十多年过去了，朝鲜半岛的战火早已烟消云散，但"上甘岭"留下的这道不解的难题，却在司徒梦天心里扎了根。１９７８年，他接受了这项多少人耕耘而无收获的艰巨工程，尽管他知道，成功的希望像烟云一般的渺茫。
  伴着科学的梦想成长
  １９３２年，司徒梦天出生在一个知识分子家庭，父亲是燕京大学地质系高材生，母亲毕业于北京女子师范大学中文系。家庭的熏陶，使他从小喜欢自然科学，立志长大后要做一个真正的科学家。
  司徒梦天的童年和少年时代是从旧社会阴暗的天空下走过的，他亲眼目睹了旧中国的贫穷和落后。日本帝国主义的侵略、国土的沦丧，使他从小就跟着家人到处逃难流浪。"七七"事变时，父母带着他从上海逃到越南外婆家；１９４０年日本鬼子打到越南，８岁的小梦天又随亲人躲到了桂林；１９４４年日本人打到桂林，１２岁的他再一次被父母转移到了重庆，最后又辗转到了上海。在日本鬼子肆虐的炮火下，一次又一次颠沛流离的经历萌发了司徒梦天的科学救国意识。
  １９５０年８月，高三只上了一个学期的司徒梦天，就"自不量力"地报考了复旦大学，结果竟以第二名的成绩入读复旦。入学不久，抗美援朝战争爆发了，一股爱国热情熊熊燃烧在他年轻的胸膛，他毅然辍学参了军。到了部队，组织把他安排在国防通信工作岗位上，当了一名通信兵。通信兵是个技术兵种，科学技术的用武之地很大，而在他的不懈努力已经小有成就的时候，就接手了"地下通信"这一艰难课题的研究。
  一把尺子挑战世界级难题
  既是几十年来许多人久攻而不克的难题，其难度自然不是任何一个数学公式所能计算出来的。摆在司徒梦天面前的两个最大的难题一是信号太弱，它淹没在强大的噪声之中，像掉在地上的豆腐脑儿一样很难被完整地捡起来；二是如何抗击雷电干扰。地下通信的信号工作波段，正好落在雷电干扰的频段之内，要避开这个来自自然界的"恶魔"谈何容易。这是两个世界级的难题，就连美国这样的科技大国，摆弄来摆弄去也拿它没辙。了解世界军事的人都知道，美国中部的夏延山建有一个著名的地下指挥所，它的通信系统中引以自豪的就是造价昂贵的地波应急网，但高达３００米的天线却架设在地面上，成为一个极易被炮火捕捉的活靶子，一旦天线被摧毁，地下指挥所就是个标准的"残废"。那么，如何把天线隐藏在坑道里，让敌人发现不了，摧毁不了，又能传递信号呢？
  解答世界级的难题需要世界级的智慧加大量的时间。司徒梦天带领课题组，先从理论上寻找依据。他们用了６年时间对地下通信的基础理论进行了系统的研究。为了得到严密的科学数据支持，他们经常钻防空洞搞测试，深入了解不同地区的坑道结构，岩石、土层的电导率，再汇集在案头进行繁琐的计算分析。开始的那几年，别说计算机没有，就连一个小小的计算器也没有，对大量试验数据进行处理，只有一把计算尺。计算尺的刻度小得如发丝，有时为了确定一条曲线的准确度，司徒梦天趴在桌子上来来回回要用上一天时间。而且，最让他感到尺子"罪该万死"的是，用这个简陋的工具计算数据，时常不是多出一根"发丝"，就是少出几根"发丝 "，算一遍一个样，急得他多少次把计算尺狠狠地摔到地上，直到气消了，捡起尺子，又从头再来。
  算来算去，只有一个目的：在中长波范围内，为地下坑道电磁信号寻找一个最佳的工作频段。司徒梦天经过数千次的试验和严格的分析计算，终于如获至宝般地找到了这个频段。接着，他带领研究人员相继创立了地下通信信道的数字模型，推导出了天线相对效率的简化公式。
一滴滴心血凝成了一个个汉字，国内第一部地下通信研究的理论专著《地下通信原理》终于面世了。在理论指导下，他们又马不停蹄地转入设备的试制。１９８４年，一种体积小、效率高，适合地下坑道使用的通信设备正式通过鉴定。就这样，地下通信的研究算是爬上了一道坎，经过了一道梁，涉过了一条河。可司徒梦天自己知道，这条道还有九曲十八弯在后头呢。
  攻克"最弱"必须找到"最强"
  有了发信设备才只走了一小半的征程。信号弱接收难这只"拦路虎"还在前进的路上挡着呢。坑道厚度少则几十米，多则几百米，坚不可摧。电波要穿透坑道，得首先被"打磨"得锋利无比。怎么个打磨法？司徒梦天想用增加波长来强化电波的穿透力。
  人们常说"没有金刚钻儿，别揽瓷器活儿"，可司徒梦天没有"金刚钻儿"却偏偏揽上了"瓷器活儿"。他原是搞电磁场理论及天线电磁研究的，如今对这个通信系统的研制，他深感自己伏"虎"的功力不足。不是有一句"在干中学，在学中干"的老话准备着吗？那就临阵磨枪吧。
  此时已五十多岁的司徒梦天，既当课题带头人，又当起了补课的学生。他抓紧一切时间，学信息论、数字通信原理、数字信号处理、计算机等新的科技知识。为了借阅书籍和查阅资料，他踏遍了北京市内的大小图书馆。北京图书馆、国防科工委情报所、中国科技情报所和一些院校图书馆，他经常光顾，以至门卫和工作人员无论怎么换班，查证件都一概免了，因为与他再熟不过了。为地下通信，他做的读书笔记有多少字？难以统计，反正大大小小的本子摞起来超过１．５米厚。这个高度是一个知识的阶梯，没有这个阶梯又怎么登上更高的高峰呢？
  要找到一种使电波穿石破土直飞云天的方法，得经过对各种坑道的大量试验。于是，从内蒙古草原到天涯海角，从辽东半岛到东海之滨，司徒梦天的足迹遍及大江南北的崇山峻岭、边防岛屿。一百多条不同地质地构、不同厚度、不同布局的坑道，课题组钻出了这条钻那条，成了真正的"地下工作者"。
  这些坑道都是"深挖洞，广积粮"年代的产物，年久失修，阴暗潮湿，温差极大。外面是穿短裤背心还喊热的季节，司徒梦天一行猫在里面身裹皮大衣还叫冷，至于蚊蝇小咬更没少给他们留下带血的记忆。就说在南海的一次试验吧，他们几人辛苦了大半天，累得腰都直不起来，有人提议数蚊子的"弹洞"解乏。大家脱下上衣，互相数对方身上蚊子的"亲吻"之处，结果发现每人身上都留下了三百多个包。课题组的年轻人自嘲地说："搞科研搞得老婆都快不爱我们了，但蚊子却把我们’爱 ’得死去活来，’吻’遍全身还不够。"不苟言笑的司徒梦天想到这半天效率不低，淡然一笑说："还好，没有白喂蚊子。
  一次又一次的失败，一天又一天的摸索，最后终于找到了一把智慧的金钥匙，它可以把最弱的信号"锻造"成为最强的电波，为电波飞出坑道打开了一扇天窗。"弱信号接收"这只拦路虎总算摆平在地了！司徒梦天率领的科研组研制出来的弱信号电报终端机，能在信号比噪声弱４０倍的情况下安然无恙地工作，误码率只有万分之四。作个形象的比喻，好比是在一个轰隆隆的马达旁边可以清晰地听见一只蚊子的哼哼小唱。
  追雷千万里
  课题研究尽管成绩显著，但如果老是登不上最后的顶峰，就会受到一些课题研究之外的干扰。弱信号接收难的问题解决了，但抗雷电干扰却久攻不下，一连研究试验了几年都没有突破性进展。于是，组内一些同志信心动摇了，调走的调走，转业的转业，到后来只剩下司徒梦天"光杆儿司令"一个。
  屋漏偏逢连阴雨。８０年代中后期，国际国内形势发生了很大变化，不少部队从山里迁到山外，从地下搬到地上，守备坑道大部分封闭起来，课题组的厄运也来了。有人说：现在是和平年代，你那"最后通信手段"就等到最后再说吧。毕竟上甘岭时代早已过去，你就是搞出了"最后通信手段"，也救不了以前"上甘岭"牺牲的烈士了，至于未来的"上甘岭"一时半会儿还看不见在哪儿，地下通信还是先让路给眼前效益明显的项目吧。就这样，１９８６年，研究所精简整编，司徒梦天的课题组给撤了。
  司徒梦天哭了。助手走了，可以一个人干到底，可断了经费，就是有三头六臂也不成啊，一个"钱"字，难倒了英雄汉。当时他已接近退休年龄，论职称、待遇、名望也攒了不少，一些老战友劝他："赶紧借这个台阶下吧，假如真的两手空空，到死背个没能耐的名声，让别人戳脊梁骨，犯得着吗？"但他却一门心思一根筋，坚信地下通信虽然是一个冷门儿，可却是未来战争中我军必须具备的应急通信手段。十年二十年可以不打仗，但国防建设岂可停滞不前？中国军队必须要有自己的"杀手锏"！
  课题组没有了，他就单枪匹马思索着解决难题，对采集来的数万个雷电干扰的“标本”进行“解剖”和研究。他知道要使领导对此有信心，自己得首先拿出硬招儿。
  １９８６年１０月，他精心撰写了"解决地下通信中雷电脉冲干扰问题设想"的报告，呈报领导。随后，他开始为课题组的起死回生而四处奔走。这位遇事不愿求人，在生活中视金钱如无物的老人此时却一反常态，又找关系又要钱，最后在总参通信部领导的关心支持下，地下通信研究终于又重新获得经费。司徒梦天精神倍增，甩开膀子向"雷电干扰"发起了最后的冲击。
  要制服雷电，只有在与雷电打交道中寻找良策。于是他每年夏天都要带领助手选择大气噪声最高、雷电最密集的地区进行研究，成天跟着雷电跑。别人都盼望秋高气爽，万里无云的好天气，可那些年，他却天天盼着暴雨倾盆，雷电霹雳。雷电不是你一发邀请书它就来的。司徒梦天时常手里握着个半导体，不是为了听大戏，而是关注天气预报，一听哪里有雨、有雷，就带着设备追到哪里。
  设备样机刚试制出来时，恰遇北京的天空一滴"眼泪"都不流。海南岛可是个"雷窝子"，司徒梦天大手一挥："走，到海南赶雷去。"可偏偏又赶上火车票紧张，买不到票。老司徒年纪大，身体不好，长途跋涉，坐硬座哪能吃得消？助手们说等买到卧铺再走，这回从不发脾气的司徒还真让助手们开了眼，他怒气冲冲地说：" 等买到卧铺，雷雨季节就过去了，我们还去干什么？就是站也要站到海南！"于是，他硬是拿着站台票"混"上了火车。下了火车，换轮船，疲惫不堪地到了海南试验点，正赶上"山雨欲来风满楼"，他高兴得不得了，哈哈地笑着说："老天开眼，给我们准备了这样的’好天’，作为盛大的欢迎仪式呢！"
  长岛也是"盛产"雷电的地区。可是有一次司徒梦天他们到了长岛，天气却晴得让人心焦。苦苦等了好几天，司徒梦天眼睁睁望着天空，又是叫骂又是求："真该死，我的时间耗费不起啊，老天你就开开恩吧。"也许是他的赤诚感动了上苍，一场瓢泼大雨哗哗而下，雷声滚滚而来。他兴奋地往山上的坑道跑。为了避免打湿设备，他把衣服脱下来，给机器"穿"上，自己却光着膀子，冻得嘴唇发紫，浑身打战，他却乐道："洗了个天然淋浴，痛快！
  司徒梦天追赶雷电千万里，苍天不负有心人。经过对设备的反复测试和改进，他研制的"弱信号抗雷电终端机"终于把凶猛不驯的雷电给降服得温顺服帖。至此，他的"最后的通信手段"宣告成功，这一项目荣获全军科技进步一等奖，填补了我国通信隐蔽、抗毁领域的空白，在作战指挥系统导弹发射井控制及潜艇通信中都有重要的实用价值，为我军增添了一个通信"杀手锏"。同时这一成果在地方的矿井救生、铁路隧道、人防通信等领域也有着广泛的应用前景。
  演绎一道奉献的不等式
  在通信领域中，解释电路突然封闭、短路，有个专业术语叫"电路自激"。司徒梦天的心脏也是一颗经常"自激"的心脏，医学上称为"阵发性心动过速"，劳累或意外的刺激都会使心跳骤然加快，以致昏迷不醒。
  １９８８年７月，就是在上面提到的那次长岛追雷试验中，司徒梦天在返回驻地的山路上，不慎被脚下的一块石头绊了一跤，心里一紧张，心脏就"自激"了，当即瘫倒在山路上，眼前发黑，心跳每分钟已超过了２００次，情况十分危急。同行的人赶紧进行抢救，可打开他随时随地都带着的急救包，一看，全都傻了眼，原来全是用完的空药瓶。大家很清楚，如果处理不及时，后果不堪设想。危急中，助手用对讲机向当地驻军医院求援，医院火速前来抢救，才排除了险情。返回北京时，火车一到北京站，司徒梦天的病又突然发作，在人山人海的站台上突然倒下。助手们赶忙找来车站的医生，那阵势连医生都吓得手足无措，慌乱地说："赶快送大医院，别让我们给耽误了。"
  他平时外出查资料，身边总跟着他的夫人老顾。有人开玩笑说："司徒读书，身边有’陪读’。"也有人说："司徒享受国家元首待遇，总是带着夫人出访。"其实，他是把夫人当成自己的保健医生。老伴儿是学医的，一旦司徒的老毛病犯了，老伴随时随地可以应急"抢修"。
  由于长期钻研的劳累和恶劣环境的影响，司徒梦天的身体像一部超负荷运转、年久失修的老机器，犯病的次数越来越频繁，一个星期就要发作几次。１９９３年已经到了必须住院动手术的程度了。
  这种手术需要在大腿根部和颈部的静脉血管中插入４根管子。而这家医院是第一次进行这种手术，医生忙中出乱，错把动脉当成了静脉，顿时血流如注，司徒梦天的心跳一下降到了每分钟３０次，血压也从仪器上消失了--医院的院长、政委闻讯都赶到手术室，深表关注。好在老天保佑，老司徒终于又活了过来。没想到，医生在他身上制造了一个事故，同时也制造了一个喜讯。在长达几个月的治疗和几次手术后，他的心脏疾病得到了缓解。于是，他精神头又来了，这个"工作狂"工作得更加疯狂了。
  司徒梦天并不是不知道珍惜身体，他也是一个热爱生命，喜欢用美好情趣来滋润生活的人。然而，在事业和生活面前，他却为自己列出了这么一个不等式：地下通信事业＞个人利益＋个人健康＋个人爱好。
  "最后通信手段"的课题对于司徒梦天来说还没有完全结束，如今，他虽然早已过了退休年龄，却仍作为保留专家工作在科研第一线，他要把自己的研究一直继续下去！