NO764241L

NO764241L -

Info

Publication number: NO764241L
Application number: NO764241A
Authority: NO
Inventors: G M Renggli
Original assignee: Efa Elektrofunkgeraete
Priority date: 1975-12-17
Filing date: 1976-12-14
Publication date: 1977-06-20
Also published as: NL7613846A; AU2046476A; JPS5286761A; BR7608462A; FR2336006A1; CH588789A5; ZA767342B; FR2336006B3; FI763585A; GB1513200A; DE2656969A1; ES454180A1; DK565876A; AU504754B2

Abstract

Innretning for å frembringe frekvensmodulefcte svingninger under vann.Device for generating frequency modulated oscillations under water.

Description

Oppfinnelsen angår en innretning for å frembringe frekvensmodulerte svingninger under vann for informasjonsoverføring, omfattende en mikrofon/, en forforsterker, en oscillator, The invention relates to a device for generating frequency-modulated oscillations underwater for information transmission, comprising a microphone/, a preamplifier, an oscillator,

et utgangstrinn og ehstråler.an output stage and eh rays.

Kjent utstyr for radiotelefoni under vann har i stedet for en antenne som vanligvis anvendes for radio, en omformer som er nedsenket i vann og sender eller mottar akustiske bølger 1 vannet i stedet for elektromagnetiske svingninger. Disse akustiske bølger er amplitudemodulert og utbrer seg i vannet. Known equipment for radiotelephony underwater has, instead of an antenna which is usually used for radio, a converter which is immersed in water and sends or receives acoustic waves in the water instead of electromagnetic oscillations. These acoustic waves are amplitude modulated and propagate in the water.

Et uu;bstyij avdenne art er beskrevet i f<?eks. det tekniske tids-skrift "Submarine" nr. 8 for 1975- A uu;bstyij of this kind is described in e.g. the technical periodical "Submarine" no. 8 for 1975-

Det kjente utstyr har den ulempe at de utsendte tale-signaler er overlaget med et forholdsvis stort antall intefe-renssignaler og innholdet av komponenter er meget stofct hvilket leder til en høy prisifor slikt utstyr. The known equipment has the disadvantage that the transmitted voice signals are overlaid with a relatively large number of interference signals and the content of components is very dense, which leads to a high price for such equipment.

Hensikten med oppfinnelsen er å tilveiebringe en innretning av den innledningsvis nevnte art som er enkel i sin konstruksjon og mere økonomisk å fremstille enn det hittil kignte. utstyr. The purpose of the invention is to provide a device of the kind mentioned at the outset which is simple in its construction and more economical to produce than what has been seen so far. equipment.

Dette oppnås ifølge oppfinnelsen ved at oscillatoren inneholder to monostabile multivibratorer av hvilke den førstes utgangser forbundet med-den andres inngang og den andres utgang er forbundet med den førstes inngang, at modulasjonsspenningen som frembringes i forforsterkerenentilføres via en motstand til kondensatoren i RC-nettverket i minst den ene av multivibratorene, og at stråleren er en piezoelektrisk omføDmer som beverer ultralydbølger i vannet som en flunksjoneav signaler som tilføres omformeren fra utgangstrinnet. This is achieved according to the invention by the fact that the oscillator contains two monostable multivibrators of which the outputs of the first are connected to the input of the second and the output of the second is connected to the input of the first, that the modulation voltage produced in the preamplifier is supplied via a resistor to the capacitor in the RC network for at least one of the multivibrators, and that the emitter is a piezoelectric transducer that transmits ultrasonic waves in the water as a function of signals supplied to the transducer from the output stage.

Ytterligere trekk ved oppfinnelsen vil fremgå av kraveneFurther features of the invention will appear from the claims

2 og 3-2 and 3-

Et utførelseseksempé! på oppfinnelsen skal forklares næcmare An example of execution! on the invention shall be explained in more detail

nedenfor under henvisning til tegningene.below with reference to the drawings.

Fig. 1 viser et blokkskjerna for en innretning ifølge oppfinnelsen. Fig. 2 viser et blokkskjema for en mottager for å motta svingningene fra innretningen på fig. 1. Fig. 3 viser et koplingsskjema for den modulerte oscillator i innretningen på fig. 1. Fig. 4 viser et koplingsskjema for utgangstrinnet i innretningen påf&g. 1. Fig. 1 shows a block core for a device according to the invention. Fig. 2 shows a block diagram for a receiver to receive the oscillations from the device of fig. 1. Fig. 3 shows a connection diagram for the modulated oscillator in the device of fig. 1. Fig. 4 shows a connection diagram for the output stage in the device on fig. 1.

Innretningen på fig. 1 har en mikrofon 1 som omformer akustiske bølger som treffer den til elektriske signaler som tilføres en forforsterker 2. Utgangen fra forforsterkeren 2 leverer modulasjonsspenningen til en oscillator som består av to monostabile multivibratorer 3 og 4 med RC-nettverk 5 og 6. Nettverkene 5 og 6 i forbindelse med multivibratorene 3 og'4 be-stemmer slik det skal forklares nærmere nedenfor pulsfrekvensen for- firkantpulsene som leveres på utgangen av multivibratorene. Disse firkantpulser tilføres utgangstrinnet 7 i hvilket de til-førte firkantpulser omformes til tilnærmet sinusformet utgangs-signal som tilføres en v.ipiezoelektrisk omformer 8. Figif2 viser for fullstendighetens skyld en mottaker for mottagning av ultralydbølgene som sendes ut av omformeren Denne mottaker omfatter en piezoelektrisk omformer 9 som treffes av de utsendte ultralydbølger og leverer elektriske signaler som tilføres et filter 10 med en begrenser. De filtrerte høyfrekvens-signaler forsterkes ved hjelp av en forsterker 11 og tilføres en diskriminator 12. Diskriminatoren leverer et lavfrekenssignal som er proporsjonalt med modulasjonssignalet i innretningen på fig. 1, og dette lavfrekvenssignal tilføres via lavfrekvens-forsterkeren 13 til en hodetelefon 14. Fig. 3 viser oscillatoren som omfatter en første monostabil multivibrator 3 som inneholder transistorer 15 og 16 og en andre monostabil multivibrator 4 som inneholder transistorene 17 og 18. En klemme 19 som er forbundet med kollektoren i transistoren 16 i den første multivibrator danner oscillatorens utgangsklemme. The device in fig. 1 has a microphone 1 which converts acoustic waves hitting it into electrical signals which are fed to a preamplifier 2. The output of the preamplifier 2 supplies the modulation voltage to an oscillator consisting of two monostable multivibrators 3 and 4 with RC networks 5 and 6. The networks 5 and 6 in connection with the multivibrators 3 and 4 determines, as will be explained in more detail below, the pulse frequency for the square pulses that are delivered at the output of the multivibrators. These square pulses are supplied to the output stage 7 in which the supplied square pulses are transformed into an approximately sinusoidal output signal which is supplied to a piezoelectric transducer 8. Fig. 2 shows, for the sake of completeness, a receiver for receiving the ultrasonic waves emitted by the transducer. This receiver comprises a piezoelectric transducer 9 which is hit by the emitted ultrasonic waves and delivers electrical signals which are fed to a filter 10 with a limiter. The filtered high-frequency signals are amplified by means of an amplifier 11 and supplied to a discriminator 12. The discriminator delivers a low-frequency signal which is proportional to the modulation signal in the device of fig. 1, and this low-frequency signal is supplied via the low-frequency amplifier 13 to a headphone 14. Fig. 3 shows the oscillator comprising a first monostable multivibrator 3 containing transistors 15 and 16 and a second monostable multivibrator 4 containing transistors 17 and 18. A clamp 19 which is connected to the collector of the transistor 16 of the first multivibrator forms the output terminal of the oscillator.

Virkemåten er følgende. Det antasdat et signal H, dvs.The way it works is as follows. It is assumed that a signal H, i.e.

et positivt signal, opptrer på kollektoren i transistoren 16. Dette signal tilføres via en ledning 20 og en inverter 21 som et signal L, dvs. med spenningen 0, til basisen i transistoren a positive signal, appears on the collector of the transistor 16. This signal is supplied via a line 20 and an inverter 21 as a signal L, i.e. with the voltage 0, to the base of the transistor

17 i den andre multivibrator. Etter forsinkelsestiden i den 17 in the second multivibrator. After the delay time in it

første multivibrator endres signalet på kollektoren i transistoren l6 fra H til L og signalet på basisen i transistoren 17 first multivibrator, the signal on the collector of transistor l6 changes from H to L and the signal on the base of transistor 17

fra L til H. Dette bevirker at den andre multivibrator startes hvilket igjen resulterer i at signalet L på kollektoren i transistoren 18 endres til signal H. Dette signal tilføres via en ledning 22 og en inverter 23 som signal L til basisen i transistoren 15 i den første multivibrator. Ikke før forsinkelsestiden i den andre multivibrator er omme, vil signålét på kollektoren i transistoren 18 endres fra H til L og basisen i transistoren 15 fra L til H hvilket medfører at den første multivibrator startes og et signal H opptrer på kollektoren i transistoren 16. En arbeidsperiode for de to multivibratorer er således avsluttet og en ny periode følger den foregående. from L to H. This causes the second multivibrator to be started which in turn results in the signal L on the collector of transistor 18 changing to signal H. This signal is supplied via a line 22 and an inverter 23 as signal L to the base of transistor 15 in the first multivibrator. Not until the delay time in the second multivibrator is over will the signal on the collector of transistor 18 change from H to L and the base of transistor 15 from L to H, which means that the first multivibrator is started and a signal H appears on the collector of transistor 16. A the working period for the two multivibrators has thus ended and a new period follows the previous one.

Som allerede nevnt er utgangsklemmen 19 forbundet méd kollektoren i transistoren 16 slik at en firkantspenning opptrer på denne spenne og frekvensen av denne spenning er en funksjon av forsinkelsestidene i multivibratorene. Alternativt kan utgangsklemmen 19 være forbundet med kollektoren i transistoren 18 As already mentioned, the output terminal 19 is connected to the collector in the transistor 16 so that a square voltage appears on this voltage and the frequency of this voltage is a function of the delay times in the multivibrators. Alternatively, the output terminal 19 can be connected to the collector of the transistor 18

i den andre multivibrator.in the second multivibrator.

Porsinkelsestiden i hver multivibrator er en funksjon av RC-nettverket som består av en motstand 24,25 og en kondensator 26,27. At transistorene 16 og 18 blir ledende igjen efter sperring bestemmes av ladningsendringen i kondensatorene 26 og The delay time in each multivibrator is a function of the RC network consisting of a resistor 24,25 and a capacitor 26,27. That the transistors 16 and 18 become conductive again after blocking is determined by the charge change in the capacitors 26 and

27 og motstandene 24,25- Fortrinnsvis velges motstandene 2427 and the resistors 24,25 - The resistors 24 are preferably chosen

og 25 og kondensatorene 26 og 27 slik at firkantspenningen som leveres på utgangsklemmen 19 danner pulser med samme lengde som avstanden mellom dem slik at ingen modulasjonsspenning opptrer. Frekvensen for firkantspenningen er valgt slik at den ligger mellom 30-80 kHz, fortrinnsvis 40 kHz. and 25 and the capacitors 26 and 27 so that the square voltage supplied on the output terminal 19 forms pulses of the same length as the distance between them so that no modulation voltage occurs. The frequency of the square voltage is chosen so that it lies between 30-80 kHz, preferably 40 kHz.

Oscillatoren someer beskrevet ovenfor har også en inn-gangsklemme 28 som tilføres modulasjonsspenningen som via motstandene 29,30 tilføres kondensatoren 26,27 som forbundet med basisen i transistoren 16 resp. 18. Endringen av ladningen av kondensatoren 26,27 er således avhengig ikke alene av RC-nettverket men også av modulasjonsspenningen. Frekvensen av firkantspenningen som opptrer på klemmen 19 varierer således som funksjon av modulasjonsspenningen. Dette har den virkning at firkantspenningen frekvensmoduleres. Motstandene 29 og 30 er dimensjonert slik og modulasjonsspenningen er valgt slik at en frekvensvariasjon opp til +5L'kHz, fortrinnsvis 2,5 kHz opptrer. The oscillator someer described above also has an input terminal 28 which is supplied with the modulation voltage which via the resistors 29,30 is supplied to the capacitor 26,27 which is connected to the base of the transistor 16 resp. 18. The change in the charge of the capacitor 26,27 is thus dependent not only on the RC network but also on the modulation voltage. The frequency of the square voltage that appears on terminal 19 thus varies as a function of the modulation voltage. This has the effect that the square voltage is frequency modulated. The resistors 29 and 30 are dimensioned in this way and the modulation voltage is chosen so that a frequency variation of up to +5L'kHz, preferably 2.5 kHz occurs.

I stedet for den enkle multivibrator som er vist på fig. 3 er det mulig med fordel å anvende en annen type monostabile multivibratorer hvor firkantspenningen som frembringes har en. bedre form når man bruker den forbedrede multivibrator og senterfrekvensen blir mere stabil. Instead of the simple multivibrator shown in fig. 3, it is possible to advantageously use another type of monostable multivibrators where the square voltage produced has a. better shape when using the improved multivibrator and the center frequency becomes more stable.

Fig. 4 viser et enkelt utgangstrinn 7 med en inngangs-klemme 31 som tilføres den frekvensmodulerte firkantspenning som leveres av oscillatoren. Utgangstrinnet 7 har en krafttransis-tor 32 hvis basis mottar firkantspenningen via en kondensator 33- I kollektorkretsen ligger en resonanskrets som omfatter en kondensator 34 og en spole 355og denne resonanskrets er avstemt til senterfrekvensen for firkantspenningen. Spolen 35 er primærviklingen i en transformator 36 som har en sekundær-vikling 37- Den piezoelektriske omformer 8 er forbundet med utgangsklemmene 38 og 39- Fig. 4 shows a simple output stage 7 with an input terminal 31 which is supplied with the frequency-modulated square voltage supplied by the oscillator. The output stage 7 has a power transistor 32 whose base receives the square voltage via a capacitor 33- In the collector circuit is a resonant circuit comprising a capacitor 34 and a coil 355 and this resonant circuit is tuned to the center frequency of the square voltage. The coil 35 is the primary winding in a transformer 36 which has a secondary winding 37- The piezoelectric converter 8 is connected to the output terminals 38 and 39-

Krafttransistoren 32 og transformatoren 36 er dimensjonert slik at det oppnås et praktisk talt sinusformet signal med en spenning på minst 200 V, fortrinnsvis 400 V opptrer på utgangsklemmene 38 og 39- Hvis et slikt signal opptrer på den piezoelektriske omformer 8 vil det kunne skje en tilfredsstillende mottagning på en avstand av minst 300 meter. The power transistor 32 and the transformer 36 are dimensioned so that a practically sinusoidal signal is obtained with a voltage of at least 200 V, preferably 400 V appears on the output terminals 38 and 39 - If such a signal appears on the piezoelectric converter 8, a satisfactory reception at a distance of at least 300 metres.

Med den fivenfor beskrevende innretning for frembringelse av frekvensmodulerte svingninger sammen med mottageren for disse svingninger, kan det føres en tilfredsstillende samtale mellom to dykkere under vann eller mellom en dykker under vann og en stasjon over vann. I det sistnevnte tilfelle er det imidlertid nødvendig at den piezoelektriske omformer i stasjonen over vann er neddykket i selve vannet. With the device described above for generating frequency-modulated oscillations together with the receiver for these oscillations, a satisfactory conversation can be conducted between two divers underwater or between a diver underwater and a station above water. In the latter case, however, it is necessary that the piezoelectric transducer in the station above water is immersed in the water itself.

Det er videre mulig at den ovenfor nevnte innretning for frembringelse av svingningene og mottageren for mottagning av disse kan kombineres i et enkelt utstyr, idet en enkelt piezoelektrisk omformer tjener både for utsending og mottagning, hvis en vender benyttes enten i utgangstrinnet 7 eller i filteret 10 for omkopling av omformeren. It is also possible that the above-mentioned device for producing the oscillations and the receiver for receiving them can be combined in a single piece of equipment, a single piezoelectric converter serving both for sending and receiving, if a switch is used either in the output stage 7 or in the filter 10 for switching the inverter.

Claims

1. device for producing frequency-modulated oscillations under water for information transmission, comprising a microphone, a preamplifier, an oscillator, an output stage and a radiator, characterized in that the oscillator contains two monostable multivibrators (3j 4) of which the output of the first (3) is connected to the input of the second (4) and the output of the second is connected to the first input, that the modulation voltage produced in the preamplifier (2) is supplied via a resistor (29) to the capacitor (26) in the RC network in at least one of the multivibrators , and that the emitter is a piezoelectric transducer (8) which delivers ultrasonic waves in the water as a function of signals supplied to the transducer from the output stage (7)-

2. Device according to claim 1, characterized in that the modulation voltage is supplied to the capacitors (26,27) in each multivibrator (3,4) via the resistors (29,30). '

3. Device according to claim 1, characterized in that the output stage (7) has a resonant circuit (3^,35) or a bandpass filter to transform the square voltage supplied by the multivibrators approximately into a sinusoidal voltage, and that the output stage is designed so that it delivers a signal - voltage of at least 200 V to the converter (8).