СИСТЕМА ОДНОСТОРОННЕЙ ПОДВОДНОЙ РАДИОСВЯЗИ

Полезная модель относится к радиотехнике, в частности к системам односторонней радиосвязи, в частности к командным радиолиниям, для связи наземного объекта с подводным объектом, и использующим канал связи в виде воздушной и водной среды.
Известна система односторонней радиосвязи, использующая капал связи в виде воздушной среды, и содержащая два объекта. Первый объект содержит последовательно соединенные источник сообщения, кодирующее устройство, модулятор и радиопередатчик, и антенну.
Второй объект содержит соединенные последовательно антенну, радиоприемное устройство, декодирующее устройство, регистратор или получатель сообщения. Оба объекта размещены в воздушной среде [1].
Известна система односторонней электромагнитной связи для связи надводный объект - водолаз. Канал связи выполнен в виде морской воды. Система односторонней связи содержит надводный передатчик типа SWL-30 с антенной, размещенной в водной среде и приемник SWL-50, размещенный в водной среде и укрепленный при помощи нейлоновых лент на водолазе [2].
Однако дальность связи не более 100 м.
Наиболее близкой по технической сущности и совокупности признаков является система беспроводной подводной связи, содержащая канал двухсторонней подводной гидроакустической связи и канал односторонней подводной радиосвязи [3].
Известная система содержит надводный и подводный объекты. Надводный объект содержит приемо-передающую станцию гидроакустической связи с водной антенной и радиопередатчик с воздушной антенной.
Подводный объект содержит приемо-передающую станцию подводной гидроакустической связи с водной ан генной и радиоприемник с антенной, размещенной в костюме водолаза. Канал связи воздушная и водная среда - пресная вода.
В качестве аналога может быть принята часть системы для односторонней радиосвязи, содержащая надводный радиопередатчик с антенной, размещенной в воздушной среде и радиоприемник водолаза с антенной размещенной в водной среде - пресной воде.
Известная система радиосвязи с подводным объектом имеет ограниченные возможности, что определяется ограниченным частотным диапазоном (1000-3000 кГц), ограниченной дальностью связи и применима только для пресной воды.
Для увеличения дальности надежной связи необходимо значительно повысить мощность передатчика надводного объекта.
Задача полезной модели - расширение арсенала технических средств для односторонней радиосвязи надводного объекта с подводным, при использовании канала связи в виде воздушной и водной среды.
Технический результат - увеличение надежности при дальней радиосвязи. Технический результат достигается тем, что в системе односторонней радиосвязи, использующей канал связи в виде воздушной и водной среды, и содержащей надводный и подводный объекты, при этом надводный объект содержит соединенные последовательно источник сообщения, кодирующее устройство, модулятор и радиопередатчик, и воздушную антенну, подводный объект содержит соединенные последовательно радиоприемное устройство, декодирующее устройство и регистратор, отличающаяся тем, что система содержит дополнительный надводный объект, содержащий соединенные последовательно воздушную антенну, радиоприемное устройство, преобразователь, передатчик и водное антенное устройство, подводный объект снабжен водным антенным устройством, включающим антенну и входное устройство, выход которого соединен с входом радиоприемника.
Для пресной воды у дополнительного надводного объекта водное антенное устройство содержит гибкий металлический проводник, покрытый слоем изоляции из диэлектрика, причем наружный диаметр изоляции равен или более четырех диаметров проводника, при этом один из концов проводника соединен с выходной потенциальной клеммой передатчика, и металлический электрод, соединенный посредством проводника с выходной низкопотенциальной клеммой передатчика, у подводного объекта водное антенное устройство содержит антенну, выполненную в виде гибкого металлического проводника, покрытого слоем изоляции из диэлектрика, причем наружный диаметр изоляции равен или более четырех диаметров проводника, концы проводника соединены с входными клеммами входного устройства соответственно.
Для морской воды у дополнительного надводного объекта водное антенное устройство содержит первый металлический электрод, соединенный посредством проводника с выходной потенциальной клеммой передатчика, и второй металлический электрод, соединенный посредством проводника с выходной низкопотенциальной клеммой передатчика, у подводного объекта водное антенное устройство содержит антенну, выполненную в виде первого и второго металлического электрода, которые посредством проводников соединены с входными клеммами входного устройство соответственно.
Отличие полезной модели от аналога состоит в том, что предлагаемая система односторонней радиосвязи снабжена дополнительным надводным объектом, содержащим соединенные последовательно, воздушную антенну, радиоприемное устройство, преобразователь, передающее устройство и водное антенное устройство, размещенное в водной среде.
Наличие у дополнительного объекта двух антенн воздушной и водной позволяет согласовать прием и передачу в каждой из сред. Позволяет выбрать для связи оптимальные диапазоны частот для воздуха и для водной среды.
Так например, для пресной воды для передачи радиосигнала от дополнительного объекта к подводному может быть использован частотный диапазон 1000-3000 кГц, для морской воды диапазон 100-5000 Гц.
У подводного объекта радиоприемное устройство снабжено дополнительными антенным входным устройствами.
На фиг.1 приведена функциональная схема предлагаемой системы односторонней радиосвязи, на фиг.2 приведена структурная схема антенного устройства подводного объекта для пресной воды, на фиг.3 приведена структурная схема антенного устройства подводного объекта для морской воды. Система односторонней радиосвязи (см. фиг.1) содержит первый наземный объект 1, второй наземный объект 2 и подводный объект 3.
Первый наземный объект 1 содержит последовательно соединенные источник сообщений 4, кодирующее устройство 5, модулятор и радиопередатчик 6 и воздушную антенну 7. Второй наземный объект 2 содержит последовательно соединенные воздушную антенну 8, радиоприемное устройство 9, преобразователь 10, передатчик 11 и водную антенную систему, содержащую первый элемент 12, соединенный с выходной потенциальной клеммой передатчика 11, и второй элемент 13, соединенный с низкопотенциальной выходной клеммой передатчика 11.
Подводный объект 3 содержит последовательно соединенные антенную систему 14, радиоприемное устройство 15, декодирующее устройство 16 и регистратор 17.
Второй наземный объект системы выполняет роль ретранслятора.
В данном предложении рассмотрены два варианта выполнения системы.
Первый вариант - водная среда выполнена в виде пресной воды.
Второй вариант - водная среда выполнена в виде морской воды. При первом варианте второй наземный объект 2 содержит передатчик 11, к выходам которого подключена водная антенная система, содержащая первый элемент 12, роль которого выполняет гибкий металлический проводник, покрытый слоем изоляции из диэлектрика и соединенный с потенциальной выходной клеммой передатчика 11, и второй элемент 13, роль которого выполняет металлический электрод из нержавеющей стали, соединенный с низкопотенциальной выходной клеммой передатчика 11. У металлического проводника 12 наружный диаметр изоляции равен или более четырех диаметров проводника.
На фиг.2 приведена структурная схема водной антенной системы 14 подводного объекта 3 для пресной воды.
Подводный объект 3 содержит водную антенную систему 14, включающую антенну 18, которая выполнена в виде петли из гибкого металлического проводника покрытого слоем изоляции из диэлектрика, наружный диаметр изоляции равен или более четырех диаметров проводника, и входное устройства 19. Антенна 18 может быть выполнена в виде катушки индуктивности со стержневым ферромагнитным сердечником, помещенная в герметичную оболочку из диэлектрика.
Входное устройство 19 содержит первый 20 и второй 21 параллельные колебательные контуры соединенные последовательно. У первого контура 20 первый вывод соединен с первой входной клеммой 22 входного устройства 19, а у второго контура 21 второй вывод соединен с входной клеммой 23 входного устройства 19. Параллельно выводам первого контура 20 включен вход первого усилителя высокой частоты 24, у которого выход соединен с первым входом сумматора 25.
Параллельно выводам второго контура 21 включен вход второго усилителя высокой час юты 26, у которого выход соединен со вторым входом сумматора 25. Выход сумматора 26 соединен с потенциальной выходной клеммой 27 выходного устройства и с общей шиной 28, которая соединена со вторым выводом первого контура 21. К входным клеммам 22 и 23 входного устройства 20 могут быть подключены или обмотка магнитной антенны 18, выполненная проводом покрытым слоем изоляции из диэлектрика, или отрезок гибкого металлического проводника покрытого слоем изоляции из диэлектрика. При этом наружный диаметр изоляции должен быть равен или более четырех диаметров проводника.
Если бы входное устройство содержало только один параллельный колебательный контур, то он был бы зашунтирован сопротивлением антенного устройства, которое практически имеет малую величину. В этом случае колебательный контур не будет обладать резонансными свойствами. Входная цепь не будет ослаблять мешающие сигналы, отличные по частоте от принимаемого сигнала. Для получения избирательности необходимо иметь дополнительную обмотку связи, что приведет к значительному уменьшению коэффициента передачи сигнала,
В предлагаемом устройстве не происходит шунтирование каждого из контуров сопротивлением антенны. Устройство содержит первую цепь, состоящую из источника сигнала - антенны 18, к выводам которой подключена вторая цепь, состоящая из соединенных последовательно первого колебательного контура 20 и второго колебательного контура 21. Оба контура настроены на одну и туже частоту, на несущую частоту принимаемого сигнала. Для первого колебательного контура 20 второй колебательный контур 21 является элементом связи, и наоборот, для второго колебательного контура 21 первый колебательный контур 20 является элементом связи. Напряжение на каждом из контуров будет равно U, где U=E/2×Q;
Е - напряжение в антенне; Q - эффективная добротность контура.
В предлагаемом устройстве оба контура одинаковы и настроены на одну и ту же частоту. Поэтому практически U1=U2=U. Далее сигнал с каждого контура поступает на вход соответствующего усилителя высокой частоты, а затем на вход сумматора. Каждый из контуров обладает частотной избирательностью.
Второй вариант - водная среда выполнена в виде морской воды. При втором варианте второй наземный объект 2 содержит передатчик 11, к выходам которого подключена водная антенная система, содержащая первый элемент 12, роль которого выполняет первый металлический электрод, соединенный посредством проводника с потенциальной выходной клеммой передатчика 11, и второй элемент 13, роль которого выполняет второй металлический электрод, соединенный посредством проводника с низкопотенциальной выходной клеммой передатчика 11. Электроды выполнены из нержавеющей стали и размещены в морской воде.
Подводный объект 3 содержит водную антенную систему 14, структурная схема которой приведена на фиг.3.
Антенная система 14 содержит антенну, выполненную в виде двух металлических электродов 29 и 30, подключенных к входным клеммам 22 и 23 входного устройства 19.
Электроды 29 и 30 выполнены из нержавеющей стали и размещены в морской воде.
Предлагаемая система односторонней радиосвязи работает следующим образом В первом наземном объекте 1 сигнал от источника сообщения 4, пройдя устройства кодирования 5, поступает на модулятор передатчика 6. После модуляции несущей частоты F 1 передатчика 6 через антенну 7 высокочастотный модулированный сигнал излучается в эфир. Этот сигнал через антенну 8 второго наземного объекта 2 поступает на вход радиоприемника 9, а затем на вход преобразователя 10. Преобразованный сигнал поступает на вход передатчика 11. С выхода передатчика 11 сигнал с несущей частотой F 2 посредством элементов 12 и 13 антенного устройства излучается в водную среду, Посредством антенного устройства 14 подводного объекта 3 сигнал из водной среды принимается и поступает на вход радиоприемника 15, а затем на вход декодирующего устройства 16. С выхода декодирующего устройства 16 сигнал подается на вход регистратора 17 для исполнения команды. Радиоприемные устройства 9 и 15 постоянно находятся в режиме приема.
Техническим результатом предложения является повышение надежности дальней связи. Источники информации:
1. И.М.Тепляков и др., Радиолинии космических систем передачи информации. - М.: Сов. Радио, 1975 с.6
2. Н.A.Стопцов и др.. Связь под водой. - Л.,: Судостроение, 1990.
3. Патент Р Ф №98660, МПК Н04В 13/02, опубл 20.10.10 Бюл. №29