DE2656969A1

DE2656969A1 - Einrichtung zum aussenden von frequenzmodulierten schwingungen unter wasser

Info

Publication number: DE2656969A1
Application number: DE19762656969
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: Efa Elektrofunkgeraete
Current assignee: Efa Elektrofunkgeraete
Priority date: 1975-12-17
Filing date: 1976-12-16
Publication date: 1977-07-07
Also published as: NL7613846A; AU504754B2; FR2336006A1; ZA767342B; JPS5286761A; FI763585A; GB1513200A; AU2046476A; NO764241L; CH588789A5; FR2336006B3; BR7608462A; DK565876A; ES454180A1

Description

₀
I.

EFA Elektrofunkgeräte AG, Chur (Schweiz)

Einrichtung zum Aussenden von frequenzinodulierten Schwingungen unter Wasser

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Aussenden von freauenzmodulierten Schwingungen unter Wasser_r zum Zwecke der Kachrichtenübermittlung, mit einem Mikrophon, einem Vorverstärker, einem Oszillator, einer Endstufe und einem Energieabstrahier.

Bekannte Anlagen für den Unterwasser-Sprechfunk besitzen anstelle der für normale Funkgeräte üblichen Antenne einen Wandler, welcher, wenn er in das Wasser eingetaucht ist, anstelle von elektromagnetischen Schwingungen Schallwellen in das V/asser abstrahlt bzw. empfängt. Diese Schallwellen sind amplitudenmoduliert und pflanzen sich im Wasser fort. Eine derartige Anlage ist beispielsweise in der Fachzeitschrift "Submarine" Ausgabe 8/75 beschrieben.

Die bekannten Anlagen weisen die Nachteile auf, dass die übertragenen Sprechsignale mit relativ viel StörSignalen überlagert sind und dass der Aufwand an Bauteilen ziemlich gross ist, vss

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sich im hohen Preis dieser Anlagen auswirkt.

Es ist Aufgabe der Erfindung eine Einrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, welche sich durch einen einfachen Aufbau auszeichnet und billiger in der Herstellung ist, als bisher bekannte derartige Einrichtungen.

Die erfindungsgemässe·Einrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Oszillator zwei monostabile Multivibratoren aufweist, dass der eine Ausgang des ersten Multivibrators mit dem Eingang des zweiten Multivibrators und der eine Ausgang des zweiten Multivibrators mit dem Eingang des· ersten Multivibrators verbunden ist, dass die im Vorverstärker erzeugte Modulations spannung über einen Widerstand dem Kondensator des RC-Gliedes wenigstens einem der Multivibratoren zugeführt wird, und dass der Energiestrahler ein piezoelektrischer Wandler zum Erzeugen von Ultraschallwellen im Wasser in Abhängigkeit der dem Wandler von der Endstufe zugeführten Signale ist.

Der Erfindungsgegenstand ist nachstehend mit Bezugnahme auf die Zeichnung beispielsweise näher erläutert. Es zeigen

Flg. 1 das Blockschaltbild eines Ausführungsbeispieles der erfindungsgemässen Einrichtung,

Fig. 2 das Blockschaltbild einer Einrichtung zum Empfangen der von der Einrichtung der Fig. 1 ausgestrahlten Schwingung,

f 3 das Schaltschema des modulierbaren Oszillators der Einrichtung nach Fig. 1 und

Fig. H das Schaltschema der Endstufe der Einrichtung nach Fig. 1.

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Die in der Fig. 1 dargestellte Einrichtung besitzt ein Mikrophon 1, das die auf dieses auftreffende Schallwellen in elektrische Signale umwandelt, die einem Vorverstärker 2 zugeführt werden. Am Ausgang des Vorverstärkers 2 wird die Modulationsspannung abgenommen und einem Oszillator, umfassend zwei monostabile Multivibratoren 3 und 4 mit den RC-Giiedern 5 bzw. 6, zugeführt. Die jedem Hultivibarator 3 bzw. 4 zugeordneten RC-Glieder 5 und 6 bestimmen, wie weiter unten näher erläutert, die Impulsfolgefrequenz der am Ausgang der Multivibratoren auftretenden Rechteckimpulse. Diese Rechteckimpulse gelangen zu einer Endstufe 7, in welcher die zugeführten Rechteckimpulse in ein wenigstens angenähert sinusförmiges Ausgangssignal umgewandelt werden und welches Ausgangssignal zu einem piezoelektrischen Wandler 8 zugeleitet wird.

In der Fig. 2 ist der Vollständigkeit halber das Blockschaltbild einer nicht zur Erfindung gehörenden Einrichtung zum Empfangen der vom Wandler 8 ausgestrahlten Ultraschallwellen dargestellt. Ein piezoelektrischer Wandler 9 erzeugt auf Grund der auf ihn auftreffenden Ultraschallwellen elektrische Signale, die einem Filter 10 mit einem Begrenzer zugeführt werden. Mittels eines Verstärkers 11 werden die gefilterten HF-Signale verstärkt und einem Diskriminator 12 zugeleitet. Der letztere erzeugt ein dem in der Einrichtung gemäss der Fig. 1 erzeugten Modulationssignal proportionales NF-Signal, das über einen NF-Verstärker 13 einem Hörer 14 zugeleitet wird.

Die Fig. 3 zeigt das Schaltschema des Oszillators der Einrichtung gemäss der Fig, 1. Der Oszillator besitzt den ersten, Transistoren 15 und 16 umfassenden, monostabilen Multivibrator 3 und den zweiten.Transistoren lyund 18 umfassenden monostabilen Multivibrator 4. Eine Ausgangsklemme 19, die mit dem Kollektor des Transistors 16 des ersten Multivibrators verbunden ist, bildet den Ausgang des Oszillators.

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Zur Beschreibung der Arbeltsweise des Oszillators sei angenommen, dass am Kollektor des Transistors 16 das Signal H, d.h. ein positives Signali vorhanden ist. Dieses Signal gelangt über einen Leiter 20 und einen Inverter 21 als Signal Ii-, d.h. Spannung Null, zur Basis des Transistors 17 des zweiten Multivibrators. Nach Ablauf der Verzögerungszeit des ersten Multivibrators wechselt das Signal am Kollektor des Transistors 16 von H auf L und somit an der Basis des Transi" stors 17 von L auf H-. Dadurch wird der zweite Multivibrator in Tätigkeit gesetzt, was bewirkt, dass am Kollektor des Transistors 18 das Signal L auf das Signal H wechselt. Dieses Signal gelangt über einen Leiter 22 und einen Inverter 23 als Signal L zur Basis des Transistors 15 des ersten Multivibrators. Erst wenn die Verzögerungszeit des zweicen Multivibrators abgelaufen ist, wechselt das Signal am Kollektor des Transistors 18 von H auf L und an der Basis des Transistors 15 von L auf H, was bewirkt, dass der erste Multivibrator in Tätigkeit gesetzt wird und am Kollektor des Transistors l6 ein Signal H erscheint. Damit ist ein Arbeitszyklus der beiden Multivibratoren geschlossen und ein neuer Arbeitszyklus schliesst sich an den vorangehenden an.

Wie schon erwähnt, ist die Anschlussklemme 19 mit dem Kollektor des Transistors 16 verbunden, so dass an dieser Anschlussklemme eine Rechteckspannung vorhanden ist, deren Frequenz von den Verzögerungszeiten der Multivibratoren abhängig ist. Alternativ kann die Ausgangsklemme 19 auch mit dem Kollektor des Transistors 18 des zweiten Multivibrators verbunden sein.

Die Yerzögerungszeit jedes Multivibrators ist von dem RC-Glied gebildet aus einem Widerstand 24 bzw, 25 und einem Kondensator 26 bzw. 27 abhängig, weil das erneute Leitendwerden des Transistors 16 bzw. 18 nach dem Sperren durch die Umladung des Kondensators 26 bzw. 27 über den Widerstand 24 bzw. 25 bestimmt ist. Vorzugsweise werden die Widerstände 2k und 25 und die Kondensatoren 26 und 27 so gewählt, dass die an der Ausgangs-

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klemme 19 greifbare Rechteckspannung gleich lange Impulse wie Impulslücken aufweist, sofern keine Modulationsspannung vorhanden ist. Die Frequenz der Rechteckcpannung v.-i^d so gewählt, dass sie zwischen 3Ο-8Ο kHz, vorzugsweise bei 40 kHz, liegt.

Weiter besitzt der oben beschriebene Oszillator eine Eingangsklemme 28 zum Zuführen der Modulationsspannung, die über einen Widerstand 29 bzw. 30 demjenigen Anschluss des Kondensators 26 bzw. 27 zugeführt wird, welcher Anschluss mit der Basis des Transistors l6 bzw. 18 verbunden ist. Die Umladung des Kondensators 26 bzw. 27 ist damit nicht nur vom genannten RC-Glied, sondern auch von der Modulationsspannung abhängig. Somit ändert die Frequenz der an der Ausgangsklemme I9 erscheinenden Rechteckspannung die Funktion der Modulationsspannung. Dies bewirkt, dass die Rechteckspannung frequenzmoduliert ist. Die Widerstände 29 und 30 sind so bemessen und die Modulationsspannung wird so gewählt, dass ein Frequenzhub von bis zu

- 5 kHz, vorzugsweise - 2,5 kHz, auftritt.

Anstelle der einfachen in der Fig. 3 dargestellten MuIt!vibratoren können vorteilhafterweise jegliche Arten von monostabilen Multivibratoren verwendet werden, wobei insbesondere die zu erzeugende Rechteckspannung bei Verwendung von verbesserten MuIt!vibratoren formmässig besser ist und die Mittenfrequenz stabiler ist.

Die Fig. 4 zeigt ein Ausführungsbeispxel einer einfachen Endstufe 7 j mit einer Eingangsklemme 31, welcher die vom oben beschriebenen Oszillator erzeugte, frequenzmodulierte Rechteckspannung zugeführt wird. Die Endstufe 7 weist einen Leistungstransistor 32 auf, dessen Basis die Rechteckspannung über einen Kondensator 33 erhält. Im Kollektorkreis befindet sich ein einen Kondensator 34 und eine Spule 35 umfassender Schwingkreis, welcher auf die Mittenfrequenz der Rechteckspannung abgestimmt ist. Die Spule 35 ist die Primärwicklung eines Transformators 36 mit einer Sekundärwicklung 37. An den beiden Ausgangsklemmen 38 und 39 wird der piezoelektrische Wandler 8 angeschlossen.

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Der Leistungstransistor 32 und der Transformator 36 sind so bemessen, dass an den Anschlussklemmen 38 und 39 ein praktisch sinusförmiges Signal von wenigstens 20OV₃ vorzugsweise 400V, auftritt. Wird ein derartiges Signal an den piezoelektrischen Wandler 8 angelegt, so kann mit einer Reichweite von mindestens 300 rn für einen einwandfreien Empfang gerechnet werden.

Mit der oben beschriebenen Einrichtung zum Aussenden von frequenzmodulierten Schwingungen zusammen mit der Einrichtung zum Empfangen dieser Schwingungen kann ein einwandfreier Sprechverkehr zwischen zwei Tauchemunter Wasser oder einem im Wasser befindlichen Taucher und einer Station über Wasser geführt werden; im letzteren Fall ist es jedoch notwendig, dass der piezoelektrische Wandler der Station über V/asser sich im Wasser befindet.

Vielter können die oben beschriebenen Einrichtungen zum Aussenden von Schwingungen und zum Empfangen von Schwingungen in einem Gerät kombiniert werden, wobei dann ein einziger piezoelektrische; Wandler, sowohl zum Senden als auch zum Empfangen dient, wenn ein Schalter zum Umschalten des Wandlers entweder an die Endstufe 7 oder an das Filter 10 vorgesehen ist.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

IJ Einrichtung zum Aussenden von frequenzmodulierten Schwingungen unter Wasser, zum Zwecke der Nachrichtenübermittlung, mit einem Mikrophon, einem Vorverstärker, einem Oszillator, einer Endstufe und einem Energieabstrahier, dadurch gekennzeichnet, dass der Oszillator zv/ei monostabile Multivibratoren (3, 4) aufweist, dass der eine Ausgang des ersten Multivibrators (3) mit dem Eingang des zweiten Multivibrators (4) und der eine Ausgang des zweiten Multivibrators (4) mit dem Eingang des ersten Multivibrators (3) verbunden ist, dass die im Vorverstärker (2) erzeugte Modulationsspannung über einen Widerstand (29) dem Kondensator (26) des RC-Gliedes wenigstens einem der Multivibratoren zugeführt wird, und dass der Energiestrahler ein piezoelektrischer Wandler (8) zum Erzeugen von Ultraschallwellen im Wasser in Abhängigheit der dem Wandler von der Endstufe (7) zugeführten Signale ist.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Modulationsspannung dem genannten Kondensator (26; 27) beider ^ultivibratoren über je einen Widerstand (29; 30) zugeführt wird.
3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Endstufe (7) einen Schwingkreis (34, 35) oder ein Bandfilter zum Umwandeln der von den Multivibratoren erzeugten Rechteckspannung wenigstens angenähert in eine Sinusspannung aufweist, und dass die Endstufe so ausgebildet ist, dass sie eine Signalspannung von v/enigstens 200V an den Wandler abgibt.

S/mm 25.11.76

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