NO343068B1

NO343068B1 - Kontaktløs undervanns kommunikasjonsanordning

Info

Publication number: NO343068B1
Application number: NO20111415A
Authority: NO
Inventors: Daniel White Sexton; Amin Radi; John Thomas Garrity
Original assignee: Gen Electric
Priority date: 2010-10-29
Filing date: 2011-10-18
Publication date: 2018-10-22
Also published as: GB201118642D0; CN102457296B; AU2016203912B2; NO20111415A1; GB2488618A; AU2016203912A1; SG10201401755PA; MY164746A; SG180128A1; CN102457296A; AU2011239296A1; BRPI1104113A2; US20120105246A1

Abstract

Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer blant annet kommunikasjonsanordninger for kontaktløs undervanns dataoverføring og mottakelse. I en utførelsesform tilveiebringer foreliggende oppfinnelse en senderanordning som omfatter (a) et vanntett hus; (b) et strålingselement anordnet utenfor huset, der strålingselementet omfatter minst to antenner, hvor strålingselementet er utformet for å forplante et elektrisk feltsignal gjennom vann; og (c) en kommunikasjonsseksjon anordnet inne i huset, der kommunikasjonsseksjonen er koplet til strålingselementet, kommunikasjonsseksjonen omfatter minst én sender, hvor kommunikasjonsseksjonen er utformet for å utsende digitalt modulerte data som et elektrisk feltsignal som forplantes av strålingselementet. Det er også tilveiebrakt lignende utformede mottakeranordninger, senderanordninger, systemer som inneholder slike anordninger og fremgangsmåter for bruk av slike anordninger og systemer.

Description

BAKGRUNN

[0001] Foreliggende oppfinnelse vedrører generelt det området som gjelder undervannskommunikasjon. Oppfinnelsen angår spesielt en undervannskommunikasjonsanordning. Oppfinnelsen angår også en fremgangsmåte for undervannskommunikasjon.

[0002] Det er et økende behov for pålitelige undervannskommunikasjonsanordninger som er i stand til å hente opp data fra datainnsamlingsinstallasjoner som befinner seg i dypt vann eller på andre undergrunnssteder hvor bruken av fysiske dataoverføringskabler er upraktisk. Kjente undersjøiske kommunikasjonsanordninger innbefatter fjernstyrte fartøyer (ROV), autonome undervannsfartøyer (AUV) og bemannede dykkerfartøyer. Det er stadig interesse for overvåkning av tilstander under havoverflaten slik som temperatur, strømprofiler og seismisk aktivitet. Undersjøiske kommunikasjonsanordninger er også nødvendige for overvåkning av undervannsutstyr innbefattende undersjøiske stigerør og rørledningssystemer under vann. Robuste fremgangsmåter for undersjøisk konstruksjon er blitt en essensiell del av en lang rekke forskjellige menneskelige undersjøiske aktiviteter, og ytterligere forbedringer er ønsket.

[0003] Vanlig brukte trådløse kommunikasjonssystemer under vann innbefatter akustiske kommunikasjonssystemer, optiske kommunikasjonssystemer og systemer som anvender lavfrekvent elektromagnetisk/radio-signaloverføring og -mottakelse. Hvert av disse systemene har fordeler og begrensninger. Akustiske systemer er fleksible og utbredte. Akustiske modemer som opererer i området 10-27 kHz, kan f.eks. brukes til undersjøisk dataoverføring. På grunt vann, kan imidlertid bruken av akustiske teknikker forstyrres av bakgrunnsstøy, f.eks. støy som skyldes bølgevirkning eller båtmotorer. Den lave hastigheten til akustisk energi som forplanter seg i vann (omkring 1500 meter pr. sekund) begrenser dataoverførings-hastighetene ved bruk av akustiske, undersjøiske kommunikasjonssystemer. Akustiske signaler generert av akustiske, undersjøiske kommunikasjonssystemer er kjent å lide av refleksjoner fra overflate og havbunn, noe som resulterer i flerbaneforplantning av signalet. Relaterte signaler kan følgelig ankomme til en mottaker til betydelig forskjellige tidspunkter og resultere i en kompleks datastrøm.

[0004] Optiske systemer kan gi høyere dataoverføringshastigheter enn akustiske systemer; optiske systemer er imidlertid utsatt for signaltap som skyldes høy spredning fra partikler som er tilstede i sjøvann. I tillegg kan lys fra omgivelsene interferere med signalmottakelsen. Optiske systemer er typisk begrenset til dataoverføring over avstander i størrelsesorden noen få meter.

[0005] Elektromagnetiske signaler blir raskt dempet i vann på grunn av den spesielt elektriske konduktive beskaffenheten til vann. Sjøvann er mer ledende enn ferskvann og frembringer følgelig større dempning av et elektromagnetisk signal enn hva som skjer i ferskvann. Selv om elektromagnetisk stråling kan forplante seg gjennom sjøvann, har den relativt høye konduktiviteten til sjøvann en tendens til å dempe den elektriske feltkomponenten i en elektromagnetisk bølge som forplantes gjennom sjøvann. Vann har en magnetisk permeabilitet nær den for det frie rom slik at et rent magnetfelt er forholdsvis upåvirket av vann. Fordi energien som befinner seg i elektromagnetisk stråling, kontinuerlig veksler mellom de magnetiske og elektriske feltkomponentene, kan imidlertid et signal sammensatt av elektromagnetisk stråling som passerer gjennom vann, ha en tendens til å bli dempet på grunn av ledningstap som en funksjon av signalets tilbakelagte distanse gjennom vannet.

[0006] Til tross for de imponerende tekniske resultatene som er oppnådd til nå i forbindelse med undervannskommunikasjon, er det nødvendig med ytterligere forbedringer, spesielt på det området som gjelder kontaktløs undervannskommunikasjon med høye dataoverføringshastigheter. Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer løsninger på et antall problemer som er til stede i forbindelse med undervannskommunikasjon.

[0007] US 7711322 B2 omhandler et undervanns kommunikasjonssystem som overfører elektromagnetiske og / eller magnetiske signaler til en fjernmottaker.

KORT BESKRIVELSE

[0008] Den foreliggende oppfinnelsen fremkommer av de selvstendige kravene og ytterliggere utførelsesformer av oppfinnelsen fremkommer av de medfølgende avhengige kravene.

[0009] Det beskrives en kommunikasjonsanordning som omfatter (a) et vanntett hus, (b) et strålingselement anordnet på utsiden av huset, hvor strålingselementet omfatter minst to antenner der strålingselementet er utformet for å forplante et elektrisk feltsignal gjennom vann; og (c) en kommunikasjonsseksjon anordnet inne i huset, hvor kommunikasjonsseksjonen er koplet til strålingselementet, kommunikasjonsseksjonen omfatter minst én sender hvor kommunikasjonsseksjonen er utformet for å sende digitalt modulerte data som et elektrisk feltsignal som forplantes ved hjelp av strålingselementet.

[0010] Det beskrives en kommunikasjonsanordning som omfatter (a) et vanntett hus; (b) et mottakselement anbrakt på utsiden av huset, hvor mottakselementet omfatter minst to antenner der mottakselementet er utformet for å detektere et elektrisk feltsignal som blir forplantet gjennom vannet; og (c) en kommunikasjonsseksjon anordnet inne i huset, hvor kommunikasjonsseksjonen er koplet til mottakselementet, kommunikasjonsseksjonen omfatter minst én mottaker, hvor kommunikasjonsseksjonen er utformet for å motta og demodulere digitalt modulerte data overført ved hjelp av et elektrisk feltsignal som avføles ved hjelp av mottakselementet.

[0011] Det beskrives en kommunikasjonsanordning som omfatter (a) et vanntett hus, (b) et strålingselement anordnet utenfor huset idet strålingselementet omfatter minst to antenner, hvor strålingselementet er utformet for å forplante et elektrisk feltsignal gjennom vann og detektere et elektrisk feltsignal som forplantes gjennom vann, og (c) en kommunikasjonsseksjon anordnet inne i huset, idet kommunikasjonsseksjonen er koplet til strålingselementet, hvor kommunikasjonsseksjonen omfatter minst én sender og minst én mottaker der kommunikasjonsanordningen er utformet for å overføre digitalt modulerte data som et elektrisk feltsignal forplantet av strålingselementet og for å motta og demodulere digitalt modulerte data overført ved hjelp av et elektrisk feltsignal som avføles ved hjelp av strålingselementet.

[0012] Det beskrives en fremgangsmåte for kommunikasjon under vann, som omfatter (i) å bringe en første kommunikasjonsanordning og en annen kommunikasjonsanordning innenfor en signalkontaktavstand; (ii) å sende et elektrisk feltsignal fra den første kommunikasjonsanordningen gjennom en vannmasse som atskiller den første kommunikasjonsanordningen fra den andre kommunikasjonsanordningen; og (iii) å motta det elektriske feltsignalet ved hjelp av den andre kommunikasjonsanordningen, hvor den første

kommunikasjonsanordningen omfatter et vanntett hus, et strålingselement anordnet utenfor huset idet strålingselementet omfatter minst to antenner, hvor stålingselementet er utformet for å utbre et elektrisk feltsignal gjennom vannet; og en kommunikasjonsanordning anordnet inne i huset der kommunikasjonsseksjonen blir koplet til strålingselementet idet kommunikasjonsseksjonen omfatter minst én sender, hvor kommunikasjonsseksjonen er utformet for å sende digitalt modulerte data som et elektrisk feltsignal forplantet ved hjelp av strålingselementet; og hvor den andre kommunikasjonsanordningen omfatter et vanntett hus, et mottakselement anordnet utenfor huset der mottakselementet omfatter minst to antenner, hvor mottakselementet er utformet for å detektere et elektrisk feltsignal gjennom vann; en kommunikasjonsseksjon anordnet inne i huset hvor kommunikasjonsseksjonen er koplet til mottakselementet, kommunikasjonsseksjonen omfatter minst én mottaker hvor kommunikasjonsseksjonen er utformet for å motta og demodulere digitalt modulerte data overført ved hjelp av et elektrisk feltsignal avfølt av mottakselementet.

TEGNINGER

[0013] Disse og andre trekk, aspekter og fordeler ved foreliggende oppfinnelse vil bedre kunne forstås på bakgrunn av den følgende detaljerte beskrivelse sett med henvisning til de vedføyde tegningene hvor like tegn representerer like deler på tegningene, og hvor:

[0014] Fig.1 illustrerer en kommunikasjonsanordning i samsvar med én eller flere utførelsesformer av foreliggende oppfinnelse;

[0015] Fig.2 illustrerer en kommunikasjonsanordning i samsvar med én eller flere utførelsesformer av foreliggende oppfinnelse;

[0016] Fig.3 illustrerer en kommunikasjonsanordning i samsvar med én eller flere utførelsesformer av foreliggende oppfinnelse;

[0017] Fig.4 illustrerer et forutsagt elektrisk felt basert på Maxwell's elektriske strømbølgelikning i samsvar med visse utførelsesformer av foreliggende oppfinnelse; og

[0018] Fig.5 illustrerer en amplitude som funksjon av frekvensspektrum som illustrerer den vellykkede utsendelsen og mottakelsen av et elektrisk feltsignal i samsvar med én eller flere utførelsesformer av foreliggende oppfinnelse.

DETALJERT BESKRIVELSE

[0019] Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer anordninger som er nyttige i forbindelse med overføring og mottakelse med høy hastighet av data ved hjelp av et elektrisk feltsignal. Anordningene som er tilveiebrakt ved hjelp av foreliggende oppfinnelse, er spesielt velegnet for bruk i undervannsmiljøer under omstendigheter hvor direkte fysisk kontakt mellom en senderanordning og en mottakeranordning ikke er praktisk. I en utførelsesform tilveiebringer foreliggende oppfinnelse en kommunikasjonsanordning som er en senderanordning. I en alternativ utførelsesform tilveiebringer foreliggende oppfinnelse en kommunikasjonsanordning som er en mottakeranordning. I nok en annen utførelsesform tilveiebringer foreliggende oppfinnelse en kommunikasjonsanordning som kan funksjonere både som en senderanordning og en mottakeranordning. En kommunikasjonsanordning som er i stand til å funksjonere både som en senderanordning og en mottakeranordning, kan her til tider refereres til som en sender/mottaker-anordning.

[0020] Som nevnt, tilveiebringer foreliggende oppfinnelse i en utførelsesform en kommunikasjonsanordning som er en senderanordning som omfatter et vanntett hus og et strålingselement anordnet utenfor huset. Strålingselementet omfatter minst to antenner der en del av hver er anordnet inne i det vanntette huset og en del av hver er anordnet utenfor det vanntette huset. Strålingselementet er utformet for å forplante et elektrisk feltsignal gjennom vann og er koplet til en kommunikasjonsseksjon anordnet inne i det vanntette huset. Kommunikasjonsseksjonen omfatter minst én sender, men kan også omfatte andre komponenter slik som en kraftkilde, f.eks. et batteri. Kommunikasjonsseksjonen er innrettet for å sende digitalt modulerte data som et elektrisk feltsignal forplantet av strålingselementet.

[0021] I utførelsesformer hvor kommunikasjonsanordningen kan virke som en senderanordning, er kommunikasjonsanordningen innrettet for digital demodulasjon av data. En lang rekke forskjellige digitale modulasjonsteknikker er kjent og kan brukes i overensstemmelse med én eller flere aspekter ved foreliggende oppfinnelse. Egnede modulasjonsteknikker innbefatter direkte digital sekvensmodulasjon med spredt spektrum (DSSS-modulasjon), ortogonal frekvensdelingsmodulasjon (OFDM) for digital modulasjon, digital spredt spektrum-modulasjon med frekvenshopping (FHSS-modulasjon), kvadraturfase-skiftnøklet (QPSK) digital modulasjon, digital kvadraturamplitude-modulasjon (QAM), binær faseskiftnøklet (BPSK) digital modulasjon og kombinasjoner av disse, f.eks. en kombinasjon av de digitale DSSS- og OFDM-modulasjonsteknikkene. Digital modulasjon av data kan utføres ved å bruke en bølgeformgenerator, f.eks. ved å bruke én av et antall kommersielt tilgjengelige bølgeformgeneratorer som er kjent for vanlig fagkyndige på området.

[0022] Andre komponenter i en kommunikasjonsseksjon i en kommunikasjonsanordning utformet for å virke som en senderanordning, kan innbefatte digital/analog-omformere (DAC), filtre, kraftdrivkretser, tilhørende koplingsanordninger og kraftkilder. I en utførelsesform, omfatter en kommunikasjonsanordning fremskaffet ved hjelp av foreliggende oppfinnelse et kraftkilde-batteri, en bølgeformgenerator, en høyhastighets digital/analog-omformer, et glattefilter og en effektdrivkrets koplet sammen slik at den digitale utgangen fra bølgeformgeneratoren blir levert som inngang til digital/analog-omformeren hvorfra utgangen blir behandlet ved hjelp av glattefiltre som er koplet til en effektdrivkrets. Effektdrivkretsen er koplet til strålingselementet som er innrettet for å forplante et elektrisk feltsignal gjennom vann. I en utførelsesform, er kommunikasjonsseksjonen utformet for å virke som en senderanordning som omfatter et signalbehandlingselement, et filterelement, en omformer og en effektdriver.

[0023] I forskjellige utførelsesformer, er det elektriske feltsignalet et variabelt elektrisk felt satt opp av effektdrivtrinnet eller effektdriveren og antennene i strålingselementet og kan innbefatte digitalt modulerte data. I en utførelsesform, er det elektriske feltsignalet karakterisert ved en frekvens i et område fra omkring 1 kilohertz til omkring 100 megahertz og en intensitet i et område fra omkring 1 mikrovolt pr. meter til omkring 100 volt pr. meter. I en alternativ utførelsesform, har det elektriske feltsignalet en frekvens i et område fra omkring 1,1 kilohertz til omkring 10 megahertz. I nok en annen utførelsesform har det elektriske feltsignalet en frekvens i et område fra omkring 1,5 kilohertz til omkring 5 megahertz.

[0024] Som nevnt, har det elektriske feltet ifølge en utførelsesform en intensitet i et område fra omkring 1 mikrovolt pr. meter til omkring 100 volt pr. meter. En fordel i forbindelse med å arbeide i dette intensitetsområdet, er at det krever forholdsvis lav sendereffekt og likevel er effektivt over korte signalkontakt-avstander (uttrykket signalkontakt-distanse blir definert nedenfor). I forskjellige utførelsesformer vil vanlig fagkyndige på området forstå at høyere effekt (større feltstyrke) kan være nødvendig når signalkontaktavstanden øker. I en utførelsesform, har det elektriske feltsignalet en intensitet på fra omkring 10 nanovolt pr. meter til omkring 10 volt pr. meter.

[0025] Fordi det elektriske feltsignalet som genereres av kommunikasjonsseksjonen og forplantes ved hjelp av strålingselementet, er rent elektrisk av natur, blir det hurtig dempet i et ledende medium slik som saltvann. I forskjellige utførelsesformer av foreliggende oppfinnelse kan den kontaktløse overføringen av data fra en senderanordning til en mottakeranordning som sådan utført ved forholdsvis nær rekkevidde, typisk i et område fra noen få millimeter til noen få meter. I forskjellige utførelsesformer blir den kontaktløse overføringen av data fra en senderanordning til en mottakeranordning utført ved en signalkontaktavstand. Uttrykket "signalkontaktavstand" slik det brukes her, representerer en avstand ved hvilken et databærende elektrisk feltsignal kan overføres fra en senderanordning og mottas av en mottakeranordning mens det opprettholdes et brukbart nivå av et signal/støy-forhold. I en utførelsesform, er signalkontaktanstanden mindre enn 100 meter. I en annen utførelsesform er signalkontaktavstanden mindre enn 10 meter. I en alternativ utførelsesform er signalkontaktavstanden mindre enn 1 meter. I nok en annen utførelsesform er signalkontaktavstanden mindre enn 0,5 meter.

[0026] Kravet under drift om en forholdsvis tett nærhet mellom en senderanordning ifølge foreliggende oppfinnelse og en mottakeranordning ifølge foreliggende oppfinnelse blir forskjøvet av de forholdsvis høye dataoverføringshastighetene som kan oppnås sammenlignet med konvensjonelle undervannskommunikasjonsteknikker. I en utførelsesform, tilveiebringer foreliggende oppfinnelse en fremgangsmåte for undervannkommunikasjon hvor dataoverføringshastigheten mellom en senderanordning ifølge foreliggende oppfinnelse og en mottakeranordning ifølge foreliggende oppfinnelse er minst 100 kilobit pr. sekund. I en alternativ utførelsesform, er dataoverføringshastigheten i et område fra omkring 10 kilobit (kbps) pr. sekund til omkring 100 megabit (Mbps) pr. sekund.

[0027] Det elektriske feltsignalet er som nevnt et variabelt elektrisk felt og kan inkorporere data i forskjellige komponenter av det elektriske feltet, slik som den elektriske feltfrekvensen, den elektriske fasen og den elektriske feltamplituden. Vanlig fagkyndig på området vil forstå at den viktigste forskjellen som kan trekkes mellom kommunikasjonsanordningene og fremgangsmåtene ifølge foreliggende oppfinnelse som beror på et elektrisk feltsignal, og konvensjonelle kontaktløse undervanns kommunikasjonsmåter som anvender elektromagnetisk energi, slik som radiobølger.

[0028] I en utførelsesform tilveiebringer som nevnt, foreliggende oppfinnelse en kommunikasjonsanordning som er en mottakeranordning som omfatter et vanntett hus og et mottakselement anordnet på utsiden for huset. Mottakselementet omfatter minst to antenner, hvorav en del av hver er anordnet inne i det vanntette huset og en del av hver av hvilke er anordnet utenfor det vanntette huset. Mottakselementet er innrettet for å detektere et elektrisk feltsignal gjennom vann og er koplet til en kommunikasjonsseksjon anordnet inne det vanntette huset.

Kommunikasjonsseksjonen omfatter minst én mottaker, men kan også omfatte andre komponenter slik som en kraftkilde, f.eks. et batteri eller en datalagringsmodul. I en utførelsesform er kommunikasjonsseksjonen utformet for å motta og demodulere digitalt modulerte data båret av et elektrisk feltsignal avfølt ved hjelp av mottakselementet.

[0029] I forskjellige utførelsesformer, omfatter kommunikasjonsseksjonen i en mottakeranordning en forsterker koplet til mottakselementet, antennen som er utformet for å avføle et elektrisk feltsignal som er forplantet gjennom vann.

Kommunikasjonsseksjonen kan være innrettet slik at utgangen fra forsterkeren blir dirigert til et filter hvis utgang blir dirigert til en analog/digital-omformer, hvis utgang igjen blir dirigert til et bølgeform-grensesnittkort hvis utgang blir dirigert til en datademodulasjons- og datalagringsenhet. I en utførelsesform av foreliggende oppfinnelse tilveiebringes dermed en kommunikasjonsanordning som er en mottakeranordning omfattende en kommunikasjonsseksjon som omfatter en forsterker, et filter og en analog/digital-omformer, et bølgeform-grensesnittkort og tilhørende kontakter. Som vanlig fagkyndige på området vil forstå, er slike komponenter i en kommunikasjonsseksjon velkjente artikler som finnes i handelen. I en utførelsesform har kommunikasjonsseksjonen i en mottakeranordning tilveiebrakt ved hjelp av foreliggende oppfinnelse, et dynamisk område på fra omkring

10 nanovolt pr. meter til over 10 volt pr. meter.

[0030] Som nevnt, er i en utførelsesform av kommunikasjonsanordningen en kombinert sender/mottaker-anordning som har en første kommunikasjonsseksjon omfattende en sender koplet til et strålingselement og en annen kommunikasjonsseksjon omfattende en mottaker koplet til et mottakselement. I en utførelsesform tilveiebringer derfor foreliggende oppfinnelse en kommunikasjonsanordning som omfatter et vanntett hus; et strålingselement som omfatter minst to antenner der strålingselementet er innrettet for å forplante et elektrisk feltsignal gjennom vann; en første kommunikasjonsseksjon anordnet inne i huset, hvor kommunikasjonsseksjonen er koplet til strålingselementet, idet kommunikasjonsseksjonen omfatter minst én sender, hvor kommunikasjonsseksjonen er utformet for å sende digitalt modulerte data som et elektrisk feltsignal forplantet ved hjelp av strålingselementet; et mottakselement anordnet utenfor huset, hvor mottakselementet omfatter minst to antenner der mottakselementet er innrettet for å detektere et elektrisk feltsignal som forplantes gjennom vann; og en annen kommunikasjonsseksjon anordnet inne i huset, hvor kommunikasjonsseksjonen er koplet til mottakselementet, kommunikasjonsseksjonen som omfatter minst én mottaker hvor kommunikasjonsseksjonen er utformet for å motta og demodulere digitalt modulerte data båret av et elektrisk feltsignal avfølt ved hjelp av mottakselementet. I en utførelsesform omfatter den kombinerte sender/mottakeranordningen et enkelt sett med antenner som virker både som strålingselement og mottakselement. (Se f.eks. fig.3 på tegningene). I en utførelsesform er de første og de andre kommunikasjonsseksjonene kombinert inne i en enkelt kommunikasjonsseksjon som funksjonerer som en kombinert sender/mottaker. I en slik utførelsesform er kommunikasjonsseksjonen utformet for digital modulering av digitale data og for å demodulere digitalt modulerte data.

[0031] Som nevnt, er strålingselementet og mottakselementet i kommunikasjonsanordningene som er tilveiebrakt ved hjelp av foreliggende oppfinnelse, utformet for å forplante et elektrisk feltsignal gjennom vann i tilfelle med strålingselementet, eller til å detektere et elektrisk feltsignal som er forplantet gjennom vann i tilfellet med mottakselementet. Det elektriske feltsignalet kan sies å bli forplantet fra strålingselementet i senderanordningen til mottakselementet i mottakeranordningen gjennom en mellomliggende vannmasse som separerer de to anordningene. I forskjellige utførelsesformer har det vannet som det elektriske feltsignalet forplan tes gjennom, en gjennomsnittlig konduktivitet i et område fra omkring 3 Siemens pr. meter til omkring 7 Siemens pr. meter.

[0032] Både strålingselementet og mottakselementet omfatter minst to antenner som innbefatter et elektrisk ledende materiale eller et halvledende materiale. I en utførelsesform, tilveiebringer foreliggende oppfinnelse en kommunikasjonsanordning som omfatter et strålingselement innbefattende minst to antenner som omfatter koppermetall. Under slike omstendigheter blir strålingselementet sagt å omfatte et elektrisk ledende materiale (eller ganske enkelt et "ledningsmateriale"), kopper. I en utførelsesform tilveiebringer foreliggende oppfinnelse en kommunikasjonsanordning som omfatter et mottakselement som omfatter minst to antenner som omfatter koppermetall. Under slike forhold, blir mottakselementet sagt å omfatte et elektrisk ledende materiale (eller ganske enkelt et "ledningsmateriale"), kopper.

[0033] Som nevnt, i forbindelse med forskjellige utførelsesformer, kan kommunikasjonsanordningen som er tilveiebrakt i henhold til foreliggende oppfinnelse, omfatte antenner som omfatter et ledende materiale, et halvledende materiale eller en kombinasjon av disse. I en utførelsesform, omfatter antennene et ledende materiale valgt fra en gruppe som består av kopper, sølv, gull, aluminium og bronse. I en utførelsesform av foreliggende oppfinnelse tilveiebringes en kommunikasjonsanordning som omfatter bronseantenner. I en alternativ utførelsesform tilveiebringer foreliggende oppfinnelse en kommunikasjonsanordning som omfatter kopperantenner.

[0034] Det vises til fig.1, der figuren illustrerer en kommunikasjonsanordning 100 i henhold til en utførelsesform av oppfinnelsen og en utspilt skisse av denne anordningen som er utformet som en sender innrettet for å sende ut digitalt modulerte data som et elektrisk feltsignal som forplantes ved hjelp av et strålingselement. Anordningen 100 omfatter et vanntett hus 105 og et strålingselement 110. I den viste utførelsesformen omfatter strålingselementet 110 to antenner 115 og 120 en del av hver av hvilke (117 og 122) er anordnet utenfor det vanntette huset. De delene av antennene som er anordnet utenfor huset 105 (117 og 122), er utformet for direkte og/eller indirekte kontakt med vann. Hver antenne 115 og 120 strekker seg inn i det indre av huset og er koplet til en kommunikasjonsseksjon 125 som er utformet som en sender 130. Senderen 130 omfatter en bølgeformgenerator 135 som funksjonerer for digitalt å modulere de dataene som skal overføres. Som nevnt, er det kjent en lang rekke forskjellige digitale modulasjonsteknikker for vanlig fagkyndige på området. Bølgeformgeneratoren 135 er koplet via en konnektor 137 til en digital/analog-omformer 140 som igjen er forbundet med et filter 145 og en kraftdrivenhet 150 som er innrettet for å forplante et elektrisk feltsignal gjennom vann. Forskjellige konnektorer 137 er kjent for vanlig fagkyndige på området, f.eks. SMA- og BNC-konnektorer. Kraft kan leveres til kommunikasjonsanordningen fra et ombordværende batteri (ikke vist på figuren) eller en annen elektrisk kraftkilde slik som en navlestreng (ikke vist på figuren).

[0035] Det vises til fig.2, hvor figuren illustrerer en kommunikasjonsanordning 200 i henhold til en utførelsesform av oppfinnelsen, og en utspilt skisse av samme anordning. Kommunikasjonsanordningen 200 er en mottakeranordning utformet for å detektere og lagre digitalt modulerte data som er blitt overført som et elektrisk feltsignal forplantet gjennom vann. Anordningen 200 omfatter et vanntett hus 105 og et mottakselement 112. I den utførelsesformen som er vist på fig.2, omfatter mottakselementet 112 to antenner 115 og 120 der en del av hver av disse (117 og 122) er anordnet utenfor det vanntette huset. De delene av antennene som er anordnet på utsiden av huset 105 (117 og 122) er utformet for direkte og/eller indirekte kontakt med vann. Hver antenne 115 og 120 strekker seg gjennom det indre av huset og er koplet til en kommunikasjonsseksjon 125 som er utformet som en mottaker 155. Mottakeren 155 omfatter en forsterker 160 koplet via konnektorer 137 til et filter 165, en analog/digitall-omformer 170, et bølgeformgrensesnittkort 175 og en datademodulator og lagringsenhet 180. Kraft kan leveres til kommunikasjonsanordningen 200 fra et ombordværende batteri (ikke vist på figuren) eller en annen elektrisk kraftkilde, slik som en navlestreng (ikke vist på figuren). I en utførelsesform er kommunikasjonsanordningen 200 utformet for å funksjonere som en bølgeformsampler som er i stand til å sample data ved

40 megahertz.

[0036] Det vises til fig.3, hvor figuren illustrerer en kommunikasjonsanordning 300 i henhold til en utførelsesform av oppfinnelsen og en utspilt skisse av samme anordning. Kommunikasjonsanordningen 300 er utformet som en kombinert sender/mottaker-anordning innrettet for både å sende digitalt modulerte data som et elektrisk feltsignal gjennom vann, og å detektere et elektrisk feltsignal som er forplantet gjennom vann. Kommunikasjonsanordningen 300 omfatter et vanntett hus 105 og et par antenner 115 og 120 som virker både som et strålingselement 110 og et mottakselement 112. Kommunikasjonsanordningen 300 omfatter en første kommunikasjonsseksjon 125 som er en sender 130 og en annen kommunikasjonsseksjon 125 som er en mottaker 155. Senderen 130 er hovedsakelig den samme som er vist på fig.1. Mottakeren 155 er hovedsakelig den samme som vist på fig.2. I den viste utførelsesformen, omfatter kommunikasjonsanordningen 300, her til tider også kalt en kombinert sender/mottaker-anordning, en koplingsmodul 190 som er innrettet for å forbinde kommunikasjonsseksjonene 125/130 og 125/155 vekselvis med strålings/mottaks-elementet 110/112. Vanlig fagkyndige på området vil forstå at en slik koplingsmodul består av lett tilgjengelige artikler som finnes på markedet.

[0037] Når det gjelder hver av de utførelsesformene som er vist på figurene 1-3 og andre utførelsesformer som kan tilveiebringes ved hjelp av foreliggende oppfinnelse, kan antennene som omfatter strålingselementet og/eller mottakselementet være utformet slik at lengdene av den del av antennen som er anordnet utenfor det vanntette huset, kan varieres etter behov. I en utførelsesform kan lengden av antennene som rager ut på utsiden av det vanntette huset justeres for å tilpasse antenneimpedansen til senderimpedansen basert på konduktiviteten til vann, for eksempel sjøvann. De delene av antennene i et strålingselement eller et mottakselement som er anordnet på utsiden av det vanntette huset, kan være utformet slik at en første antennedel er parallell med en annen antennedel, slik at en første antennedel divergerer bort fra en annen antennedel eller slik at en første antennedel konvergerer mot en annen antennedel. Slike deler kan være av samme lengde eller slike deler kan ha ulike lengder. I noen utførelsesformer kan skråstillingen til antennene (parallell, divergerende, konvergerende) varieres under drift for å optimalisere signaloverføring og mottakelse.

[0038] Huset kan være laget av et hvilket som helst egnet materiale (eller kombinasjoner av materialer) som er vannugjennomtrengelige og ikke-ledende, f.eks. glass. I forskjellige utførelsesformer er det materialet som brukes til å danne huset, korrosjonsbestandig. I en utførelsesform, er huset laget av et transparent polymermateriale slik som kommersielt tilgjengelig polykarbonat. I en alternativ utførelsesform er huset laget av et ikke-transparent polymermateriale slik som forskjellige kvaliteter av kommersielt tilgjengelig polyvinylklorid (PVC). I en utførelsesform er huset laget av kommersielt tilgjengelige PVC-rør.

[0039] I en annen utførelsesform, tilveiebringer foreliggende oppfinnelse et kommunikasjonssystem som omfatter minst to kommunikasjonsanordninger ifølge foreliggende oppfinnelse; en første (sender-) anordning omfattende et strålingselement som omfatter minst to antenner innrettet for å forplante et elektrisk felt gjennom vann, og en annen (mottaker-) anordning som omfatter et mottakselement som omfatter minst to antenner innrettet for å detektere et elektrisk feltsignal som blir forplantet gjennom vann.

[0040] I en utførelsesform, tilveiebringer foreliggende oppfinnelse et kommunikasjonssystem som omfatter én eller flere kombinerte sender/mottaker-anordninger som omfatter (a) et vanntett hus; (b) et strålingselement anordnet på utsiden av huset, der strålingselementet omfatter minst to antenner, hvor strålingselementet er utformet for vekselvis å forplante et elektrisk feltsignal gjennom vann og detektere et elektrisk feltsignal som blir forplantet gjennom vann; og (c) en kommunikasjonsseksjon anordnet inne i huset der kommunikasjonsseksjonen er koplet til strålingselementet, kommunikasjonsseksjonen omfatter minst én sender og minst én mottaker, hvor kommunikasjonsseksjonen er utformet for å overføre digitalt modulerte data som et elektrisk feltsignal som utstråles av strålingselementet, og for å motta og demodulere digitalt modulerte data båret av et elektrisk feltsignal avfølt ved hjelp av strålingselementet.

[0041] I en utførelsesform, er de minst to anordningene anbrakt ved en avstand på mindre enn omkring 100 meter fra hverandre. I en alternativ utførelsesform er de minst to anordningene anordnet ved en avstand på mindre enn omkring 10 meter fra hverandre. I nok en annen utførelsesform er de minst to anordningene anbrakt ved en avstand mindre enn omkring 1 meter fra hverandre. I nok en annen utførelsesform er de minst to anordningene atskilt med en avstand i et område fra omkring 0,01 meter til omkring 1 meter.

[0042] I en utførelsesform, kan det kommunikasjonssystemet som er tilveiebrakt ved hjelp av foreliggende oppfinnelse, anvendes for kortdistanse kommunikasjon mellom et fjernstyrt undervannsfartøy (ROV) og et undervannsobjekt. Datautveksling mellom et undervannsobjekt og et ROV vil typisk bli utført ved en avstand på mindre enn 100 meter. I en utførelsesform, kan kommunikasjonssystemet som er tilveiebrakt ved hjelp av foreliggende oppfinnelse, anvendes for meget kort rekkevidde, meget høy dataoverføringshastighet, f.eks. overføring av data som er innsamlet i sanntid og overført over en kort signalkontaktavstand (f.eks. noen få millimeter).

[0043] I nok en annen utførelsesform, er det tilveiebrakt en fremgangsmåte for kommunikasjon under vann. Fremgangsmåten omfatter å bringe en første kommunikasjonsanordning og en annen kommunikasjonsanordning innenfor en signalkontaktavstand fra hverandre, og å forplante et elektrisk feltsignal fra den første kommunikasjonsanordningen gjennom en vannmasse som separerer den første kommunikasjonsanordningen fra den andre kommunikasjonsanordningen. Den andre kommunikasjonsanordningen mottar det elektriske feltsignalet. Den første kommunikasjonsanordningen omfatter et vanntett hus og et strålingselement anordnet på utsiden av huset. Strålingselementet omfatter minst to antenner utformet for å forplante et elektrisk feltsignal gjennom vann og en kommunikasjonsseksjon anordnet inne i huset. Kommunikasjonsseksjonen i den første kommunikasjonsanordningen er koplet til strålingselementet (antennene). Kommunikasjonsseksjonen i den første kommunikasjonsanordningen omfatter minst én sender utformet for å sende digitalt modulerte data som et elektrisk feltsignal som forplantes av strålingselementet. Den andre kommunikasjonsanordningen omfatter et vanntett hus og et mottakselement anordnet på utsiden av huset. Mottakselementet i den andre kommunikasjonsanordningen omfatter minst to antenner utformet for å detektere et elektrisk feltsignal som blir forplantet gjennom vann. Den andre kommunikasjonsanordningen omfatter en kommunikasjonsseksjon anordnet inne i huset. Kommunikasjonsseksjonen er koplet til mottakselementet (antennene). Kommunikasjonsseksjonen i den andre kommunikasjonsanordningen omfatter minst én mottaker og er utformet for å motta og demodulere de digitalt modulerte data overført ved hjelp av et elektrisk feltsignal som avføles av mottakselementet.

[0044] I en utførelsesform, kan foreliggende oppfinnelse brukes til å overvåke integriteten til flensskjøter i et undersjøisk stigerør. En sensor blir derfor anordnet i nærheten av et gap mellom tilstøtende flenser på et undersjøisk stigerør og overvåker gapet mellom stigerørseksjonene for eventuelle forandringer i forhold til en referanse-spesifikasjon. Data fra sensoren blir levert til en første kommunikasjonsanordning forsynt med foreliggende oppfinnelse. Den første kommunikasjonsanordningen sender digitalt modulerte data som et elektrisk feltsignal til en annen kommunikasjonsanordning ifølge foreliggende oppfinnelse gjennom en mellomliggende vannmasse som atskiller de to anordningene. I en utførelsesform, modulerer den første kommunikasjonsanordningen sensordataene digitalt. I en alternativ utførelsesform, modulerer selve sensoren sensordataene digitalt. I nok en annen utførelsesform, er sensoren integrert i den første kommunikasjonsanordningen. I en utførelsesform, er den første kommunikasjonsanordningen festet til det undersjøiske stigerøret ved en posisjon slik at anordningen er innrettet for å avføle et signal mellom sensorer anordnet inne i et gap mellom tilstøtende flenser på stigerøret. Den første kommunikasjonsanordningen detekterer sensorsignalet, modulerer digitalt sensorsignalet og sender det digitalt modulerte signalet som et elektrisk feltsignal til en annen kommunikasjonsanordning i henhold til foreliggende oppfinnelse. I en utførelsesform, er den første kommunikasjonsanordningen koplet med ledning til minst én av sensorene. I en alternativ utførelsesform, er kommunikasjonen av sensorsignalet fra minst én av sensorene til den første kommunikasjonsanordningen trådløs.

[0045] I nok en ytterligere utførelsesform, kan foreliggende oppfinnelse brukes til å overvåke en undersjøisk rørledning. En første kommunikasjonsanordning ifølge oppfinnelsen i nærheten av den undersjøiske rørledningen blir derfor utformet for å avføle én eller flere karakteristikker for rørledningen, f.eks. indre temperatur, ytre temperatur, indre trykk og fluidstrømningsmengde gjennom rørledningen. Den første kommunikasjonsanordningen avføler et signal som er korrelert med én eller flere av disse karakteristikkene, og omformer signalet til digitalt modulerte data som blir forplantet inn i det omgivende sjøvannet som et elektrisk feltsignal. En annen kommunikasjonsanordning ifølge oppfinnelsen, f.eks. et fjernstyrt undervannsfartøy, blir brakt innenfor en passende signalkontakt-avstand i forhold til den første kommunikasjonsanordningen. Den andre kommunikasjonsanordningen demodulerer og lagrer det elektriske feltsignalet som er utsendt av den første kommunikasjonsanordningen.

[0046] Selv om spesielle eksempler er blitt gitt her, som innbefatter undersjøisk overvåkning av undersjøiske rørledninger og undersjøiske stigerør som brukes i forbindelse med oljeproduksjon, kan foreliggende oppfinnelse brukes til å overvåke en mengde undersjøiske objekter, innbefattende undersjøiske kabler og undersjøiske seismiske overvåkningsanordninger.

EKSPERIMENTELL DEL

Eksperiment 1

[0047] En foreløpig undersøkelse ble utført i et forsøk på å modellere dempningen av et elektrisk feltsignal i vann som en funksjon av signalets frekvens og avstanden mellom en senderanordning og en tilsvarende mottakeranordning. Fig.4 presenterer den beregnede dempningen av et elektrisk felt for et modellsystem som omfatter en anordning for utsendelse av et elektrisk feltsignal, og en anordning for mottakelse av det elektriske feltsignalet neddykket i vann, og er basert på Maxwells elektriske strømbølgeligning. Y-aksen 410 representerer den beregnede størrelsen av den elektriske feltdempningen som respons på frekvensendring av et elektromagnetisk signal (X-aksen 412). Avstanden mellom kommunikasjonsanordningene ble variert for å fremskaffe familien av frekvensrespons-kurver som vist: kurve 414 (0,25 meter), kurve 416 (0,5 meter), kurve 418 (1 meter), kurve 420 (2 meter) og kurve 422 (4 meter). De beregnede dataene indikerer at et forholdsvis bratt tap i elektrisk feltsignalstyrke (dempning) inntreffer med økende signalfrekvens ved signalkontakt-avstander større enn omkring 0,5 meter. Den praktiske virkningen av de resultatene som er vist på fig. 4, er at signalkontakt-avstander mellom senderanordningene og mottakeranordningene som er tilveiebrakt i henhold til foreliggende oppfinnelse, må være forholdsvis liten for å opprettholde høy dataoverførings-hastighet gjennom vann ved praktiske sendereffekt-nivåer.

[0048] Deretter ble et sett med tester utført i en testtank med kontrollert saltvann fylt med sjøvann som har en gjennomsnittlig konduktivitet på omkring 4,8 Siemens pr. meter. En batteridrevet senderanordning som omfatter en kommunikasjonsseksjon innbefattende en bølgeform-generator (FPGA & Flash) SZ130-U00-K koplet til en høyhastighets digital/analog-omformer koplet til et båndbreddeglattefilter (BW) glattefilter) med 6 poler og en 1A effektdriver (LT1210).

Effektdriveren var koplet til et par kopperantenner. Kommunikasjonsseksjonen var innesluttet i et vanntett hus sammensatt av et PVC-rør lukket ved hver ende. Det vanntette huset var utformet slik at en del av kopperantennene strakk seg flere tommer ut forbi den ytre overflaten til den samme enden av PVC-røret.

[0049] Senderanordningen ble plassert i testtanken med saltvann slik at anordningen fløt på overflaten med antennene ragende nedover i vannet. Den del av antennene som befant seg på utsiden av det vanntette huset, var i direkte kontakt med sjøvannet.

[0050] En mottakeranordning var plassert på en flottør som fløt på overflaten av testtanken ved en kontrollert avstand fra senderanordningen. Mottakselementet til mottakeranordningen omfattet et par aluminiumsantenner koplet til en mottaker som befant seg inne i et vanntett hus konstruert av et PVC-rør og i nærheten av tetningskomponentene ved rørenden. Mottakeren omfattet en forsterker med regulerbar forsterkningsgrad og et anti-aliasingfilter, en analog/digital-omformer (ADC14L040) og et bølgeform-grensesnittkort (WaveVison). Den ombordværende mottakeren ble forbundet via en optisk fiberkabel til en "landbasert vertsdatamaskin innrettet for å demodulere og lagre data sendt fra senderanordningen til mottakeranordningen.

[0051] I en første test, ble senderanordningen programmert til å frembringe et testsignal omfattende 8 pilottoner med lik amplitude i et frekvensområde fra omkring 100 kilohertz til omkring 5 megahertz med en spiss/spiss-utgang omkring 1 volt. Testsignalet ble sendt av senderanordningen gjennom den mellomliggende massen med sjøvann mellom antennene i senderanordningen og antennene i mottakeranordningen. Testsignalet ble detektert av mottakeranordningen og lagret i vertsdatamaskinen.

[0052] Fig.5 representerer et spektrum med amplitude som funksjon av frekvens innsamlet ved hjelp av mottakeranordningen hvor senderanordningen og mottakeranordningen var atskilt med en avstand på 84 cm (2 fot og 9 tommer). Spekteret plotter signalamplitude (Y-aksen 510) som funksjon av frekvens (X-aksen 512). Under disse forhold, representerer en atskillelse på 84 cm en brukbar signalkontaktavstand ettersom alle 8 toner er klart skjelnbare fra støy. Tonene 514 (100 kilohertz), 516 (302 kilohertz), 518 (705 kilohertz), 520 (1,41 megahertz), 522 (2,32 megahertz), 524 (3,12 megahertz), 526 (4,03 megahertz) og

528 (5,04 megahertz) er klart skjelnbare over hele det testede frekvensområdet.

[0053] Deretter ble avstanden mellom senderanordningen og mottakeranordningen økt til 44 meter (16 fot og 9 tommer) og det samme testsignalet bestående av 8 pilottoner med lik amplitude i et frekvensområde fra omkring 100 kilohertz til omkring 5 megahertz med en spiss/spiss-utgang på omkring 1 volt, ble anvendt. Data innsamlet av mottakeranordningen ble fremvist og analysert som en signal/støy-verdi som funksjon av frekvensspektrum (ikke vist). Ved en avstand på ca.84 meter, ble bare tonene ved 100 kilohertz klart skjelnbar fra støy.

[0054] Deretter ble avstanden mellom senderanordningen og mottakeranordningen variert mellom omkring 53 cm (21 tommer) og omkring 5 meter (ca.

200 tommer). Det samme testsignalet som omfatter 8 pilottoner med lik amplitude i et frekvensområde fra omkring 100 kilohertz til omkring 5 megahertz med en spiss/spiss-utgang på omkring 1 volt, ble anvendt. Ved avstander under omkring 1,5 meter (omkring 5 fot) var hver av de 8 pilottonene skjelnbare fra støy. Ved større avstander, ble imidlertid signalet i det minste delvis formørket av støygulvet.

Eksperiment 2

[0055] En senderanordning ifølge foreliggende oppfinnelse utformet som i eksperiment 1, ble fullstendig neddykket i den testtanken som ble brukt i forbindelse med eksperiment 1, ved dybder i området fra omkring 43 cm (17 tommer) under overflaten til omkring 46 meter (183 tommer) under overflaten mens det opprettholdes en mer eller mindre konstant lateral avstand fra mottakeranordningen ved overflaten. Mottakselementet i mottakeranordningen omfattet to bronse-elektroder som strakk seg nedover under overflaten til vannet i testtanken.

[0056] Senderelementet var programmert til å sende de 8 ikke databærende pilottonene som ble brukt i eksperiment 1, og i tillegg, 2 databærende signaler. De databærende signalene ble skapt ved direkte digital, sekvensielt spredt spektrum (DSSS-modulasjon) av to pilottoner (signal #1 en 50 kHz I/Q-modulert pilottone ved 504 kHz og signal #2 ved en 100 kHz I/Q-modulert pilottone på 1,91 MHz) og utsendt sammen med de 8 ikke-databærende pilottonene som ble anvendt i eksperiment 1, fra senderanordningen til mottakeranordningen. De oppnådde resultatene viste at ved en signalkontakt-avstand på omkring 38 cm (15 tommer) ble en dataoverføringshastighet på omkring 100 kilobit pr. sekund (kbps) oppnådd for den første databærende pilottonen (#1) med en symbolfeil-hyppighet (SER) lik 0, og tilsvarende en dataoverføringshastighet på omkring 200 kbps for den andre databærende pilottonen (#2) med en SER lik 0. Disse høye dataoverføringshastighetene og lave SER-verdiene ble også oppnådd ved lengre signalkontaktavstander (ca. 78 centimeter eller 28 tommer). Ved enda lengre signalkontaktavstander ble høyere SER-nivåer påtruffet. Data for de to databærende signalene er samlet i tabell 1 nedenfor. Ved hver av de signalkontaktavstandene som er vist i tabell 1 nedenfor, var de 8 ikke-databærende pilottonene også klart skjelnbare.

Tabell 1

Signal #1 = 50 kHz modulert pilottone ved 504 kHz; Signal #2 = 100 kHz modulert pilottone ved 1,91 MHz; *SER = symbolfeilhyppighet;<†>PN = pseudo-nummerkorrelasjon; indikerer en sterk korrelasjon.

Eksperiment 3

[0057] En senderanordning ifølge foreliggende oppfinnelse utformet som i eksperiment 1, ble neddykket i testtanken som er brukt i eksperiment 1, ved en dybde på omkring 1 meter. En mottakeranordning utformet som i eksperiment 2, ble likeledes neddykket i testtanken ved en dybde på 1 meter. Senderanordningen ble programmert for å sende de 8 ikke-databærende pilottonene som er brukt i eksperimentene 1 og 2. Signalkontakt-avstandene mellom senderanordningen og mottakeranordningen ble variert fra omkring 40 cm (16 tommer) til omkring 188 cm (74 tommer) eller (16 tommer, 26 tommer, 50 tommer og 74 tommer) ved hvilke avstander hver av de 8 pilottonene var klart skjelnbare fra støy. Ved større avstander (102 tommer, 122 tommer og 146 tommer) var pilottonene fremdeles skjelnbare, men signalstyrken var uregelmessig. Det antas at ved disse største signalkontakt-avstandene kan signalstyrken ha blitt påvirket av nærheten mellom strålingselementet og mottakselementet til bunnen av testtanken. Det er verdt å merke seg at slike effekter kan overvinnes ved å forkorte signalkontakt-avstanden.

[0058] Selv om bare visse trekk ved oppfinnelsen er blitt illustrert og beskrevet her, vil mange modifikasjoner og endringer være opplagte for fagkyndige på området. Det skal derfor bemerkes at de vedføyde patentkravene er ment å dekke alle slike modifikasjoner og endringer som faller innenfor oppfinnelsens ramme.

Claims

PATENTKRAV

1. Kommunikasjonsanordning, som omfatter:

(a) et vanntett hus;

(b) et strålingselement, der strålingselementet omfatter minst to antenner, hvor strålingselementet er utformet for å forplante et elektrisk feltsignal gjennom vann, der en del av hver av de minst to antennene er anordnet utenfor det vanntette huset og lengden av delen kan justeres basert på konduktiviteten til vann; og

(c) en kommunikasjonsseksjon anordnet inne i huset, der hver av de minst to antennene strekker seg inn i det indre av det vanntette huset og er koplet til kommunikasjonsseksjonen, kommunikasjonsseksjonen omfatter minst én sender, hvor kommunikasjonsseksjonen er utformet for å sende ut digitalt modulerte data som et elektrisk feltsignal som forplantes av strålingselementet.

2. Anordning ifølge krav 1, hvor strålingselementet omfatter et ledende materiale, et halvledende materiale eller en kombinasjon av disse.

3. Anordning ifølge krav 1, hvor kommunikasjonsseksjonen er utformet for digital modulasjon av digitale data ved direkte digital, sekvensiell spredt spektrummodulasjon (DSSS-modulasjon), ortogonal frekvensdel-modulasjon (digital OFDM-modulasjon), digital spredt spektrum-modulasjon med frekvenshopping (FHSS-modulasjon), kvadratur-faseskiftnøklet (QPSK) digital modulasjon, digital kvadraturamplitude (QAM) modulasjon, digital binær faseskiftnøklet (BPSK) modulasjon eller en kombinasjon av disse.

4. Anordning ifølge krav 1, hvor kommunikasjonsseksjonen omfatter én eller flere av en bølgeformgenerator, en digital/analog-omformer, et filter og en kraftforsyning.

5. Kommunikasjonsanordning, som omfatter:

(a) et vanntett hus;

(b) et mottakselement, der mottakselementet omfatter minst to antenner, hvor mottakselementet er innrettet for å detektere et elektrisk feltsignal som blir forplantet gjennom vann, der en del av hver av de minst to antennene er anordnet utenfor det vanntette huset og lengden av delen kan justeres basert på konduktiviteten til vann; og

(c) en kommunikasjonsseksjon anordnet inne i huset, der hver av de minst to antennene strekker seg gjennom det indre av det vanntette huset og er koplet til kommunikasjonsseksjonen, kommunikasjonsseksjonen omfatter minst én mottaker, hvor kommunikasjonsseksjonen er utformet for å motta og demodulere digitalt modulerte data båret av et elektrisk feltsignal avfølt ved hjelp av mottakselementet.

6. Anordning ifølge krav 5, hvor mottakselementet omfatter et ledende materiale, et halvledende materiale eller en kombinasjon av disse.

7. Anordning ifølge krav 5, hvor kommunikasjonsseksjonen er utformet for å demodulere digitale data modulert ved hjelp av digital, direkte sekvensiell spredt spektrum-modulasjon (DSSS-modulasjon), digital ortogonal frekvensdelmodulasjon (OFDM), digital spredt spektrum-modulasjon med frekvenshopping (FHSS-modulasjon), kvadraturfase-skiftnøklet (QPSK) digital modulasjon, digital kvadraturamplitude-modulasjon (QAM), digital binær faseskiftnøklet (BPSK) modulasjon eller en kombinasjon av disse.

8. Anordning ifølge krav 5, hvor kommunikasjonsseksjonen omfatter én eller flere av en lavstøy-forsterker, et filter og en analog/digital-omformer, et bølgeformgrensesnittkort og en datademodulasjons- og lagrings-enhet.

9. Kommunikasjonsanordning, som omfatter:

(a) et vanntett hus;

(b) et strålingseelement, der strålingselementet omfatter minst to antenner, hvor strålingselementet er utformet for å forplante et elektrisk feltsignal gjennom vann og detektere et elektrisk feltsignal som forplantes gjennom vann, der en del av hver av de minst to antennene er anordnet utenfor det vanntette huset og lengden av delen kan justeres basert på konduktiviteten til vann; og (c) en kommunikasjonsseksjon anordnet inne i huset, der hver av de minst to antennene strekker seg inn i det indre av det vanntette huset og er koplet til kommunikasjonsseksjonen , kommunikasjonsseksjonen omfatter minst én sender og minst én mottaker, hvor kommunikasjonsseksjonen er utformet for å sende ut digitalt modulerte data som et elektrisk feltsignal som forplantes av strålingselementet, og for å motta og demodulere digitalt modulerte data båret av et elektrisk feltsignal avfølt ved hjelp av strålingselementet.

10. Anordning ifølge krav 9, hvor strålingselementet omfatter et par kopperantenner.