探空记录器在落地后,可能会落入沙土、湖泊或者被土壤掩埋,土壤会严重衰减搜索信号,给无线电搜索带来困难。本论文针对传统电磁信号在地层中因衰减快而无法远距离传输的问题,在研究分析土壤的低频传播窗口特性,确定了浅层土壤通信系统的最佳工作频率的基础上,提出了利用磁偶极子在浅层土壤中感应出地电流,地电流的二次辐射磁场使信号衰减变慢,从而来增加信号的传输距离的方法,并开展了实验验证。本文具体开展的工作主要包括:1.首先详细分析了磁偶极子在空间中场强分布特性,并讨论了电磁波与低频磁场在有耗媒质中的传播特性,详细分析了土壤介质的特性和其他参数对信号传输特性的影响,得到土壤电导率和信号频率是影响信号衰减的主要因素:信号频率越高、土壤电导率越大,对信号的衰减越大,信号在土壤中传播越近。2.分析了影响土壤电导率的主要因素是土壤的含水率,并通过实验研究得到土壤含水率越高,电导率越大。通过浅层土壤的磁场衰减特性实验,找到了适合于浅层土壤的最佳频率窗口在70kHZ左右。3.设计了小体积、低功耗、强激励能力的低频磁信号发射机,并且开展土壤对低频磁信号的衰减特性实验,验证了低频磁信号在土壤中具有较小的衰减特性。4.通过电磁仿真与实验,开展了对磁偶极子天线的近场磁场穿过浅层土壤后的传输特性的研究,得到了磁偶极子的近场场强随距离呈二次方反比衰减规律,这与理论上三次方反比的衰减规律有本质上的不同,这一规律拓展了近场磁信号在土壤中的传播距离。通过本文的研究,得到在浅层土壤这种半开平面的传输介质中,磁偶极子激励的近场磁信号的衰减比全开空间的要慢,这种衰减慢的信号传播方式增大了近场磁信号的传播的距离,能够提高信标搜索定位的效率。这种远距离信号传输方式,还能够应用在浅层地下信标的寻找、矿井的井下巷道通信、浅水通信、墙体传感器检测等领域。