СИСТЕМА СВЯЗИ СВЕРХНИЗКОЧАСТОТНОГО И КРАЙНЕНИЗКОЧАСТОТНОГО ДИАПАЗОНОВ С ГЛУБОКОПОГРУЖЕННЫМИ И УДАЛЕННЫМИ ОБЪЕКТАМИ
COMMUNICATION SYSTEM OF SUPER LOW FREQUENCY AND EXTREMELY LOW FREQUENCY RANGES WITH DEEPLY SUBMERGED AND REMOTE OBJECTS

Изобретение относится к области электроэнергетики, а именно к радиотехническим комплексам крайне низких (КНЧ) и сверхнизких частот (СНЧ) и может быть использовано для передачи сигналов на глубокопогруженные и удаленные объекты. Известно устройство «Унифицированный генераторно-измерительный комплекс крайне низких и сверхнизких частот для геофизических исследований» (патент РФ №2188439, МКИ7 G01V 3/12, 2002 г.). Данное устройство содержит «n» генераторов, которые нагружены на протяженные низкорасположенные горизонтально ориентированные и заземленные на концах антенны. Регистрация сигналов осуществляется с помощью цифрового приемного устройства. Недостаток данного устройства состоит в малой мощности излучаемого сигнала.
Наиболее близкой к заявленному устройству по технической сущности решения вопроса является «Система связи сверхнизкочастотного и крайненизкочастотного диапазона с глубокопогруженными и удаленными объектами» (патент РФ №2350020 от 20.03.09 г.). Устройство состоит из датчика команд, n идентичных передающих модулей, каждый из которых содержит генератор напряжения, подключенный через согласующее устройство к отдельной низкорасположенной горизонтально ориентированной передающей антенне с заземлителями, блок управления модулем, соединенный с блоком регулирования и защиты инверторов, регулируемый выпрямитель, приемную антенну с антенным усилителем и приемник СНЧ-КНЧ диапазона.
Недостатки прототипа состоят в том, что мощность каждого генератора ограничена мощностью генерирующих элементов, что не позволяет увеличить дальность и глубину связи. В тоже время последовательно-параллельное включение генерирующих элементов существенно усложняет его построение и снижает надежность.
Кроме того, имеющийся в антенных системах грозозащитный трос образует замкнутый контур, что приводит к потере мощности излучаемого сигнала, а построение заземлителей антенных систем не является оптимальным.
Целью изобретения является повышение дальности и глубины связи. Поставленная цель достигается тем, что каждый генератор выполнен из нескольких последовательно соединенных автономных инверторов, подключенных к регулируемому выпрямителю, причем ступенчатую форму напряжения выходного сигнала генератора выбирают исходя из минимальной величины гармонических составляющих для данного количества инверторов, при этом управляющие входы инверторов соединены с соответствующими выходами блока управления и защиты инверторов; первый выход датчика команд соединен с первым входом блока управления модулем и входом блока управления согласующим устройством, а второй его выход подключен через блок управления модулем к блоку регулирования и защиты инверторов; передающая антенна каждого модуля выполнена в виде линии электропередачи с грозозащитным тросом, соединенным на концах с заземлителями антенны и разрезанным по своей длине на несколько изолированных участков, при этом один из концов каждого изолированного участка троса, кроме крайних, подключен к заземлителю опор передающей антенны, а заземлители каждой передающей антенны выполнены в виде соединенных между собой параллельно расположенных металлических проводов, направленных в противоположные от центра антенны стороны.
На фиг.1 изображена блок-схема системы связи. Передающая часть содержит 1 - датчик команд и 2 - передающие модули. Каждый модуль состоит из 3 - генератора; 4 - согласующего устройства; 5 - передающей антенны; 6 - заземлителей антенны; 7 - блока управления модулем; 8 - блока регулирования и защиты инверторов; 9 - регулируемого выпрямителя; 10 - блока управления регулируемым выпрямителем; 11 - блока управления согласующим устройством. Генератор 3 содержит последовательно соединенные автономные инверторы 12, 13.
В состав приемной части входят приемная антенна 14, антенный усилитель 15 и приемник 16.
На фиг.2 представлена конструкция передающей антенной системы 5, где 17 - грозозащитный трос, 18 - заземлители опор, 19 - токонесущие провода антенны.
Перед началом работы датчик команд 1 выдает сигнал на установку рабочей частоты блоку управления модулем 7 и блоку управления согласующим устройством 11 каждого модуля 2. После этого датчик команд 1 включает блок управления модулем 7 и блок управления 10 регулируемым выпрямителем 9, который начинает плавный подъем напряжения питания инверторов 12, 13. С блока управления модулем 7 поступает сигнал на работу блока регулирования и защиты инверторов 8, управляющие импульсы которого включают силовые приборы инверторов 12, 13.
Инверторы 12, 13 выдают прямоугольное напряжение различной длительности. Длительность регулируется сигналами с блока регулирования и защиты инверторов 8 путем изменения угла включения генерирующих элементов. Для уменьшения гармоник необходимо формирование квазисинусоидального напряжения, т.е. близкого к синусоидальному. Ввиду больших мощностей генерирования в диапазоне сверхнизких и крайне низких частот осуществить это классическими методами с помощью фильтров невозможно. В генераторе 3 происходит сложение прямоугольных напряжений инверторов 12, 13, каждое из которых имеет определенную длительность ступени включения. Количество инверторов определяется требованиями к гармоническому составу выходного тока генератора 3. Согласующее устройство 4 служит для компенсации реактивных сопротивлений при совместной работе генератора 3 с передающей антенной 5. Конец токонесущих проводов 19 передающей антенны 5 соединен с заземлителем антенны 6. Другой заземлителем антенны 6 подключен к генератору 3.
Токонесущие провода 19 антенны 5 подвешены на опорах, имеющих заземление опор 18. С целью увеличения мощности излучения передающей антенны 5 путем ликвидации замкнутых контуров в непосредственной близости от токонесущих проводов 19 грозозащитный трос 17 разрезан на отдельные изолированные участки, причем на каждом участке один из концов троса подключен к заземлителю опоры 18.
На приемной стороне сигнал через приемную антенну 14 с антенным усилителем 15 поступает на вход приемного устройства 16.
В диапазоне сверхнизких и крайне низких частот дальность и глубина связи определяются величиной магнитного момента М.