РАДИОТЕХНИЧЕСКАЯ СИСТЕМА СВЯЗИ

Полезная модель относится к радиотехническим системам связи.
В настоящее время для транспортировки различных продуктов применяют магистральные трубопроводы, которые периодически необходимо подвергать чистке. Трубопроводы снабжены специальными шлюзовыми камерами, в которые опускается поршень (скребок). При повышении давления в камере поршень передвигается по трубе до следующей шлюзовой камеры. Однако часто поршень самопроизвольно останавливается в трубе между шлюзовыми камерами, при этом возникает необходимость определения местонахождения поршня.
Существует система, содержащая передатчик и передающую систему, установленные на поршне, а также приемник и приемную систему, размещенные в воздушной среде.
Передатчик излучает на поверхность земли электромагнитные колебания с частотой 10 Гц. Оператор с приемником и приемной системой передвигается над трубопроводом для нахождения местоположения передатчика. Однако эта система имеет ограниченные возможности.
Дальность действия передатчика не превышает +/- 4 м.
Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому положительному эффекту является радиотехническая система связи, описание которой приведено в [1]. Известная радиотехническая система связи, содержит канал связи, выполненный в виде металлической трубы, передатчик и изолированную передающую антенну, установленные на подвижном объекте, который размещен внутри трубы, два приемника, размещенные вне трубы по ее концам, причем каждый приемник снабжен антенной, которая размещена над трубой с внешней стороны, при этом каждая антенна содержит диэлектрический каркас, изогнутый в одной плоскости в виде полусферы и обмотку, выполненную изолированным проводом в виде спирали.
Недостатком системы-прототипа является узкие функциональные возможности и небольшой арсенал технических средств.
Задача полезной модели - расширение арсенала технических средств в области радиотехнических систем связи.
Технический результат - повышение избирательности приемного тракта.
Поставленная задача достигается тем, что в радиотехнической системе связи, содержащей канал связи, выполненный в виде металлической трубы, передатчик и изолированную передающую антенну, установленные на подвижном объекте, который размещен внутри трубы, два приемника, размещенные вне трубы по ее концам, причем каждый приемник снабжен антенной, которая размещена над трубой с внешней стороны, при этом каждая антенна содержит диэлектрический каркас, изогнутый в одной плоскости в виде полусферы и обмотку, выполненную изолированным проводом в виде спирали, согласно предложению, каждый приемник снабжен входным устройством, которое содержит соединенные последовательно входные клеммы, входной селективный четырехполюсник, усилительный элемент, выходной селективный четырехполюсник и выходные клеммы при этом усилительный элемент выполнен в виде дифференциального усилителя, содержащего на входе первый и второй вход, на выходе - первый и второй выход, входной селективный четырехполюсник, содержит цепь, включающую первый контакт, к которому подключены первые выводы первого и второго конденсатора, первый вывод первого двухполюсника, второй контакт, к которому подключены первые выводы третьего и четвертого конденсатора, первый вывод второго двухполюсника, при этом второй вывод первого конденсатора соединен с первой входной клеммой, второй вывод второго конденсатора соединен с первым входом дифференциального усилителя, второй вывод первого двухполюсника соединен с общей шиной, второй вывод третьего конденсатора соединен со второй входной клеммой, второй вывод четвертого конденсатора соединен со вторым входом дифференциального усилителя, второй вывод второго двухполюсника соединен с общей шиной, выходной четырехполюсник содержит третий двухполюсник, у которого первый вывод посредством пятого конденсатора соединен с первым выходом дифференциального усилителя, второй вывод двухполюсника посредством шестого конденсатора соединен с вторым выходом дифференциального усилителя, каждый из двухполюсников выполнен в виде соединенных параллельно катушки индуктивности и конденсатора переменной емкости, катушка индуктивности третьего двухполюсника снабжена обмоткой связи, выводы которой соединены с выходными клеммами устройства соответственно.
Сущность полезной модели состоит в том, что каждый приемник снабжен высокоселективным входным устройством.
На фиг.1 приведена структурная схема предлагаемой системы связи; на фиг.2 изображена приемная антенна в развернутом виде; на фиг.3 изображена антенна на изогнутом плоском каркасе, на фиг.4 приведена структурная схема входного устройства радиоприемника..
Радиотехническая система связи содержит канал связи, выполненный в виде металлической трубы 1, подвижный объект 2, выполненный в виде поршня, и размещенные внутри трубы передатчик 3 и изолированную передающую антенну 4, закрепленные на подвижном объекте.
Над одним из концов трубы установлены первая изолированная антенна 5 и первый приемник 6, на втором конце трубы сверху установлены вторая изолированная приемная антенна 7 и второй приемник 8.
Приемники 6 и 8 могут быть соединены с различными дополнительными блоками, которые дополнительно могут быть соединены через внешние кабельные или проводные линии связи.
На фиг.2 изображена приемная антенна в развернутом виде.
Антенна содержит плоский диэлектрический каркас 9, который выполнен в виде радиально расположенных лепестков с зазорами, и обмотку 10 выполненную в виде спирали. Изолированный провод каждого витка спирали огибает то одну, то другую сторону каждого лепестка. Число лепестков нечетное.
Для повышения эффективности антенны каркас может быть изогнут в одной плоскости (иметь форму седла).
Каркас изогнут в виде полуокружности с радиусом равным (1,05-1,2)·Д/2, где Д - внешний диаметр трубы.
На фиг 4 приведена структурная схема входного устройства радиоприемника для подводной связи.
Входное устройство радиоприемника содержит соединенные последовательно входные клеммы 11 и 12, входной селективный четырехполюсник 13, дифференциальный операционный усилитель 14, выходной селективный четырехполюсник 15, у которого выход соединен с выходными клеммами 16 и 17.
Входной селективный четырехполюсник 13 содержит первый контакт 18, который посредством первого конденсатора 19 соединен с входной клеммой 11, посредством второго конденсатора 20 - с первым входом 21 дифференциального усилителя 14, и с первым выводом первого двухполюсника, который выполнен в виде соединенных параллельно катушки индуктивности 22 и конденсатора переменной емкости 23. Второй вывод первого двухполюсника соединен с общей шиной 24. Четырехполюсник 13 содержит второй контакт 25, который посредством третьего конденсатора 26 соединен с входной клеммой 12, посредством четвертого конденсатора 27 - со вторым входом 28 дифференциального усилителя 14, и с первым выводом второго двухполюсника, который выполнен в виде соединенных параллельно катушки индуктивности 29 и конденсатора переменной емкости 30. Второй вывод второго двухполюсника соединен с общей шиной 24.
Выходной селективный четырехполюсник 15 содержит третий двухполюсник, который выполнен в виде соединенных параллельно конденсатора переменной емкости 31 и катушки индуктивности 32, которая снабжена обмоткой связи 33. Первый вывод третьего двухполюсника посредством пятого конденсатора 34 соединен с первым выходом 35 дифференциального усилителя 14. Второй вывод третьего двухполюсника посредством шестого конденсатора 36 соединен со вторым выходом 37 дифференциального усилителя 14.
Выводы обмотки связи 33 соединены с выходными клеммами 16 и 17 соответственно.
В качестве усилительного элемента 14 может быть использован дифференциальный усилитель, выполненный на микросхеме АД 8351 фирмы ANALOG DEVICES.
Изменение емкости конденсаторов 23, 30 и 31 производится синхронно. Первый, второй и третий двухполюсники настроены на несущую частоту принимаемого сигнала. К клеммам 11 и 12 подключены обмотка 38 антенны
Входное устройство работает следующим образом.
На клеммах 1и2 присутствует сигнал принятый антенной 38 с уровнем Е.
К клеммам 11 и 12 подключен вход четырехполюсника 13,. который на входе содержит первый и второй параллельные колебательные контуры соединенные последовательно, и подключенные к входным клеммам устройства 11 и 12 посредством конденсаторов 19 и 26. Средняя точка соединения двухполюсников соединена с общей шиной 24.
В предлагаемом устройстве не происходит шунтирование каждого из контуров сопротивлением антенны.
Оба контура настроены на частоту принимаемого сигнала. Практически напряжение на каждом из контуров будет равно U=Е/2×Q, где Е - напряжение в антенне,
Q - эффективная добротность контура. Для первого колебательного контура второй колебательный контур является элементом связи, и наоборот, для второго колебательного контура первый колебательный контур является элементом связи.
Реактивное сопротивление первого колебательного контура Roe 1 шунтируется цепью, состоящей из соединенных последовательно конденсатора 19, сопротивления антенны 38, конденсатора 26 и реактивного сопротивления второго колебательного контура Rое 2
Степень шунтирования зависит от сопротивления антенны. Наибольшая будет при сопротивлении близком к нулю. При нуле величина реактивного сопротивления первого колебательного контура практически будет равна Roe 1/2. Величина реактивного сопротивления определяет избирательность контура.
Аналогично и для реактивного сопротивления второго колебательного контура. Реально параллельно первому входу дифференциального усилителя 14 включено реактивное сопротивление первого колебательного контура, а параллельно второму входу - реактивное сопротивление второго колебательного контура.
С выходов дифференциального усилителя 14 усиленный сигнал поступает на вход выходного селективного четырехполюсника 15 и затем на выходные клеммы 16 и 17.
Если бы входное устройство содержало только один параллельный колебательный контур, то он был бы зашунтирован сопротивлением антенны 38, 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 у катушки индуктивности входного контура, что приведет к значительному уменьшению коэффициента передачи сигнала.
В предлагаемом устройстве не происходит шунтирование каждого из контуров сопротивлением антенны.
Система связи работает следующим образом.
Подвижный объект устанавливается в первую шлюзовую камеру.
Камера герметизируется. Приемные антенны устанавливаются по концам трубы на изоляцию с небольшим зазором.
Повышается давление в первой камере, что приводит к передвижению поршня. Сигнал от передатчика одновременно принимается обоими приемниками.
Расстояние между передатчиком и приемниками можно фиксировать, например по изменению коэффициента передачи между подвижным объектом и неподвижными точками приема, по изменению фазы принимаемого сигнала и т.д.
Эксплуатационные возможности значительно повышается в результате того, что приемная антенна может быть установлена в любом месте на трубе. При проведении работ по очистке трубы на заданном участке практически может быть установлено несколько приемных антенн и приемников, что приводит к повышению точности определения местоположения подвижного объекта.
Приемная антенна может быть снабжена тонкостенным диэлектрическим корпусом для предохранения от повреждения при эксплуатации.
Источники информации:
1. Патент РФ №2264040 кл. Н04В 7/26 опубликован 10.11.2005 г..