超低频(SLF)及甚低频(VLF)电磁波因其在导体介质中具有低衰减特性,被广泛应用于对潜通信及大地勘测等军事及民用领域。传统的甚低频电磁波发射器是基于麦克斯韦方程组的偶极子天线,受工作波长的限制,天线尺寸庞大,难于安装,也不易进行维护。该频段天线的小型化问题也是目前电磁场领域的热点问题。尽管一些科研人员希望通过加载电容或利用天线阵列去减小天线的尺寸,增强其辐射效率,但其工作原理仍然是利用电振子进行辐射,所以小型化效果并不明显。本文提出了一种磁性机械天线,利用机械运动产生时变磁场,不再利用电振子进行辐射,可通过提高磁性物体的磁场强度,增强其辐射效率。天线的尺寸也不再受到波长的限制,通过旋转速度可以设置天线的工作频率,对低频天线的研究有十分重要的参考意义。首先,本文从麦克斯韦方程组、矢量叠加法及电磁对偶性三个方面对磁性机械天线的原理进行阐述,分析了自由空间中磁性机械天线的近场电磁特性及远场电磁特性,通过将三种分析方法的结果进行比照,得到旋转磁偶极子的远区电磁场分布规律,三种推导方法得到的电磁场分布一致,这也证明了理论推导的正确性。其次,利用矢量叠加法得到旋转磁偶极子的等效模型,通过仿真软件得到旋转磁偶极子的近场特性及远场特性,将旋转磁偶极子的近场特性仿真结果与解析结果进行比照,证明磁性机械天线的近场推导正确。同时,将旋转磁偶极子的远场辐射特性的仿真结果与解析结果进行对比,解析结果与仿真结果基本一致。然后,利用电机工作时存在的旋转磁场进行实验验证。电机工作时,外壳内部会产生旋转的磁场,磁场大小恒定。在自由空间中,利用给定距离处的不同方向电磁场分布的测试,以及不同距离的电磁场分布测试,结果表明电机旋转产生的磁场和旋转的磁偶极子产生的电磁场分布相似。进一步地,通过远距离的电机发射测试,在矩形楼道100米处,半开放空间60米处都能收到很强的极低频信号,表明高速旋转电机可作为磁机械发射天线工作。最后,总结全文。本文所设计的磁性机械天线,为低频天线的研究提供了新的思路和方法。未来可应用在矿井通信、水下通信等多种通信场合。