由于超低频(Super Low Frequency, SLF)通信具有穿透性好、抗干扰能力强、信号稳定等优点，被广泛应用于军事对潜通信、透地通信等领域。目前超低频通信系统大都是敷设百米甚至千米量级的电调天线作为发射天线，体积较大且无法灵活移动，因此，美国国防部高级研究计划局于2017年提出研发频率在30kHz以下的便携式超低频通信系统。为了减小天线的体积，本文用结构紧凑的线圈代替传统电调天线，收发线圈利用感应磁场传输信息，这种磁感应通信方式下有关超低频信号传输衰减规律的理论研究较少，因此，研究超低频磁感应通信的传播特性具有重要意义。
　　本文基于MSP430F149单片机搭建了一个完整的小型超低频磁感应通信系统，通过理论和实验相结合的方式来研究超低频信号的传播特性，选用的天线为多层圆柱线圈，调制方式为最小频移键控(Minimum Shift Keying, MSK)。具体开展的工作主要包括：
　　(1)详细分析了磁感应通信的基本原理，将磁感应通信等效电路模型分解为功率模型和耦合模型，分析了系统中发射信号和接收信号之间的关系，得到了传输衰减计算公式。
　　(2)设计了超低频磁感应通信系统。在发射端，提出在上位机生成调制波形数据的方案。单片机直接传输上位机发送的数据并控制D/A模块输出，无需进行复杂的调制函数运算，解决了其内存较小、运算速度较慢的问题。在接收端，分析了同步头定位原理和同步头持续时间的选择方法，可以自动确定门限，实现实时解调。最后对通信系统建立了仿真模型，得到了不同信噪比下的误码率，表明了系统方案的可行性。
　　(3)通过对多层圆柱线圈构成的天线进行建模，给出了线圈参数经验计算公式，分析了线圈横截面积和长度对电阻、自感和互感等参数的影响，为衰减模型的计算奠定了基础。
　　(4)通过将理论和实验测试相结合，对超低频磁感应通信系统的传播特性进行了研究，主要分析了线圈尺寸和距离对传输衰减的影响。通过实验发现近距离时衰减和距离的三次方成正比；远距离时衰减和距离的二次方成正比，从而根据实验结果总结得到了衰减模型。
　　(5)建立并验证了系统性能评估模型。该模型可以根据系统参数估计给定距离下的误码率，同时，也可以根据预期通信距离下的误码率要求设计系统参数，为超低频磁感应通信系统的设计提供指导。