RU2218665C2

RU2218665C2 - Underwater electromagnetic communication system

Info

Publication number: RU2218665C2
Application number: RU2001100718A
Authority: RU
Inventors: Д.С. Рябоконь
Original assignee: Государственное унитарное предприятие Омский научно-исследовательский институт приборостроения
Priority date: 2001-01-09
Filing date: 2001-01-09
Publication date: 2003-12-10

Abstract

FIELD: underwater communication means using electromagnetic waves. SUBSTANCE: surface station has transmitter incorporating microphone, power amplifier, matching device made in the form of double-winding transformer, double-electrode surface antenna, low-frequency filter, crystal oscillator, and keyer, as well as receiver incorporating double-electrode surface antenna, matching device, filter, audiohowler, amplifier, and headphones; underwater station has transmitter incorporating crystal oscillator, keyer, power amplifier, and underwater antenna, as well as receiver incorporating double-electrode antenna, matching device, selector switch, capacitor, audiohowler, narrowband filter, and headphones. EFFECT: enhanced reliability and noise immunity of communication means. 1 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к подводным средствам связи, основанным на использовании электромагнитных волн. The invention relates to underwater communications based on the use of electromagnetic waves.

Известна японская система связи SWL, основанная на использовании электромагнитного поля [1]. Система связи симплексная. Передача сигнала осуществляется в диапазоне частот 300-3400 Гц. Система содержит надводную и подводную станции, каждая из которых работает на прием или на передачу информации и содержит одну двухэлектродную водную антенну. Known Japanese communication system SWL, based on the use of electromagnetic fields [1]. The communication system is simplex. The signal is transmitted in the frequency range 300-3400 Hz. The system contains surface and underwater stations, each of which operates to receive or transmit information and contains one two-electrode water antenna.

Недостатком системы является односторонняя - симплексная связь. The disadvantage of the system is one-way - simplex communication.

Наиболее близкой по технической сущности и совокупности признаков является система подводной электромагнитной связи, содержащая надводную и подводную станции, каждая из которых содержит приемопередатчик и двухэлектродную водную антенну [2]. Приемопередатчик содержит передающий и приемный тракты, коммутационное устройство, соединенное с двухэлектродной антенной. Передающий тракт содержит соединенные каскадно микрофон, предварительный усилитель, усилитель мощности и согласующее устройство, выходные клеммы которого соединение с неподвижными контактами переключателя. Тракт снабжен дополнительной цепью для управления переключателем вида работы прием-передача. При наличии сигнала на выходе предварительного усилителя устройство в виде соленоида подключает к выходным клеммам согласующего устройства антенну. The closest in technical essence and combination of features is a system of underwater electromagnetic communication, containing surface and underwater stations, each of which contains a transceiver and a two-electrode water antenna [2]. The transceiver contains transmitting and receiving paths, a switching device connected to a two-electrode antenna. The transmission path includes a cascade microphone, a preamplifier, a power amplifier and a matching device, the output terminals of which are connected to the fixed contacts of the switch. The tract is equipped with an additional circuit for controlling the switch of the type of work transmission-reception. If there is a signal at the output of the pre-amplifier, the device in the form of a solenoid connects the antenna to the output terminals of the matching device.

Приемный тракт содержит входное согласующее устройство, у которого входные клеммы соединены со второй парой неподвижных контактов переключателя. Выход согласующего устройства посредством цепи, содержащей предварительный усилитель и усилитель мощности, соединен с телефоном. The receiving path contains an input matching device, in which the input terminals are connected to a second pair of fixed contacts of the switch. The output of the matching device by means of a circuit comprising a preamplifier and a power amplifier is connected to the telephone.

Система связи симплексная, что является ее недостатком. The communication system is simplex, which is its drawback.

При водолазных погружениях можно использовать жесткое или мягкое водолазное снаряжение, однако большую часть работ под водой выполняют водолазы в мягком водолазном снаряжении. При спусках под воду в таком снаряжении нормальное дыхание возможно лишь при условии подачи водолазу воздуха или специальной дыхательной смеси под давлением, равным давлению окружающей среды. Каждые 10 м погружения требуют увеличения давления в скафандре на 1 кгс/см². Таким образом, статическое давление дыхательной смеси в скафандре может достигать очень больших значений. Поэтому при разработке подводной системы речевой связи необходимо учитывать влияние на водолаза повышенного давления и специального состава дыхательной смеси (обычно это кислородно-гелиевая смесь). Эти два фактора и определяют, в основном, особенности процесса речеобразования водолаза, приводят к снижению разборчивости речи и соответственно качества связи [1]. В связи со сдвигом по частоте спектра речи в гелиево-кислородной среде полосу частот для тракта связи с водолазами нужно выбирать порядка 300...10000 Гц вместо 300...3500 Гц для обычной передачи речи [1, с. 114].When diving, you can use hard or soft diving equipment, but most of the work underwater is performed by divers in soft diving equipment. When descending under water in such equipment, normal breathing is possible only if the diver is given air or a special breathing mixture under pressure equal to the pressure of the environment. Every 10 m dives require an increase in pressure in the suit by 1 kgf / cm ² . Thus, the static pressure of the respiratory mixture in the suit can reach very large values. Therefore, when developing an underwater voice communication system, it is necessary to take into account the effect on the diver of increased pressure and the special composition of the breathing mixture (usually this is an oxygen-helium mixture). These two factors determine mainly the features of the diver's speech formation process, leading to a decrease in speech intelligibility and, accordingly, communication quality [1]. In connection with the frequency shift of the speech spectrum in a helium-oxygen medium, the frequency band for the communication path with divers must be selected on the order of 300 ... 10000 Hz instead of 300 ... 3500 Hz for normal speech transmission [1, p. 114].

Одновременно с ростом давления увеличивается порог слышимости водолаза, причем имеется большая неравномерность изменения слуховых порогов по частоте [1, с. 283]. На изменение порогов слышимости водолазов влияет и уровень окружающего шума. Шум, создаваемый в подшлемном пространстве системой подачи воздуха, является широкополосным, при этом максимум энергии в спектре шума приходится на речевой диапазон частот. С увеличением глубины погружения шумовая характеристика скафандра значительно ухудшается. Таким образом, водолаз и его микрофон оказываются под постоянным воздействием шумов значительной интенсивности. С точки зрения качества телефонной связи это приводит к ухудшению приема речи водолаза руководителем спуска и приема речи (команд) водолазом, так как шум скафандра маскирует полезный сигнал и слова становятся малоразборчивыми. Например, в вентилируемом трехболтовом снаряжении на глубинах 50 м в условиях воздействия шума 105 дБ величина смешения порога слышимости на частотах речевого диапазона 300...3000 Гц достигает 15 дБ, а на частоте 4000 Гц - до 24 дБ. Восстановление слуховой функции после работы на глубинах 5, 11, 20 и 50 метров происходит соответственно через 2, 10, 16 и 24 ч [1, c. 293] . Следует также учитывать, что часто опытные водолазы страдают профессиональной глухотой (плохо различают звуки в области частот свыше 3 кГц). Это значительно снижает возможности водолазов понимать чужую и контролировать собственную речь в гелиево-кислородной среде, спектр значимых частот которой лежит свыше 3 кГц. Simultaneously with the increase in pressure, the diver’s audibility threshold increases, and there is a large unevenness in the change in auditory thresholds in frequency [1, p. 283]. The level of ambient noise also affects the hearing thresholds of divers. The noise generated in the under-helmet space by the air supply system is broadband, while the maximum energy in the noise spectrum is in the speech frequency range. As the depth of immersion increases, the noise performance of the spacesuit deteriorates significantly. Thus, the diver and his microphone are constantly exposed to noise of considerable intensity. From the point of view of the quality of telephone communications, this leads to a deterioration in the reception of diver’s speech by the head of the descent and reception of speech (commands) by the diver, since the noise of the suit masks the useful signal and the words become illegible. For example, in ventilated three-bolt equipment at depths of 50 m under the influence of noise of 105 dB, the amount of mixing of the auditory threshold at the frequencies of the speech range 300 ... 3000 Hz reaches 15 dB, and at a frequency of 4000 Hz - up to 24 dB. The restoration of auditory function after work at depths of 5, 11, 20 and 50 meters occurs respectively after 2, 10, 16 and 24 hours [1, p. 293]. It should also be borne in mind that often experienced divers suffer from professional deafness (they do not distinguish sounds in the frequency range above 3 kHz). This significantly reduces the ability of divers to understand someone else and control their own speech in a helium-oxygen medium, the spectrum of significant frequencies of which lies above 3 kHz.

Таким образом, условия работы средств связи с водолазами оказываются значительно более тяжелыми, чем условия для наземных и корабельных систем связи. В первую очередь это [1, с. 111]:
- длительное нахождение водолазов под водой в тяжелых условиях, требующих обеспечения высокой надежности и качества работы связи, так как от этого зависит безопасность водолазов;
- зависимость чувствительности и деформация частотных характеристик электроакустических преобразователей от глубины погружения водолазов и состава дыхательной смеси;
- изменение характеристик речи и слуха водолазов, находящихся в воздушной, кислородно-азотно-гелиевой и кислородно-гелиевой средах, при величине статического давления, во много раз превосходящего нормальное;
- прием и передача речи водолаза происходит в сравнительно небольшом замкнутом объеме (шлеме водолаза, полумаске гидрокомбинезона);
- большая относительная влажность в скафандре, доходящая иногда до 100%;
- большой уровень шума, маскирующий полезный сигнал;
- наличие значительных электрических помех от работающего подводного и надводного оборудования и силовых кабелей, питающих это оборудование (светильники, электродвигатели, электроинструмент).Thus, the working conditions of communication equipment with divers are much more difficult than the conditions for land and ship communication systems. First of all, it [1, p. 111]:
- long-term divers under water in difficult conditions requiring high reliability and quality of communication, as the safety of divers depends on this;
- the dependence of the sensitivity and deformation of the frequency characteristics of electro-acoustic transducers on the immersion depth of the divers and the composition of the breathing mixture;
- change in the characteristics of speech and hearing of divers located in air, oxygen-nitrogen-helium and oxygen-helium environments, with a static pressure that is many times higher than normal;
- the diver's speech reception and transmission takes place in a relatively small enclosed volume (diver's helmet, half-mask of the jumpsuit);
- high relative humidity in the suit, sometimes reaching up to 100%;
- high noise level masking the useful signal;
- the presence of significant electrical interference from operating underwater and surface equipment and power cables supplying this equipment (lamps, electric motors, power tools).

Все это необходимо учитывать при разработке системы связи с водолазами. All this must be taken into account when developing a communication system with divers.

Таким образом, недостатки речевой связи, представленные выше и обусловленные прежде всего тяжелыми условиями работы средств связи, указывают на необходимость разработки альтернативных систем связи с водолазами. Одним из способов повышения качества связи является применение телеграфного вида работы, при котором используется очень узкий частотный спектр, что позволяет применить частотную селекцию и значительно повысить помехозащищенность канала связи. Кроме того, использование телеграфного вида работы с несущей частотой позволит реализовать дуплексную связь, т.е. осуществлять передачу и прием одновременно, что значительно повысит оперативность в обмене информацией. Благодаря применению дуплексной связи повысится безопасность водолазов, так как сигнал бедствия, например, водолаз сможет передать немедленно, не дожидаясь окончания принимаемого сообщения. Thus, the shortcomings of voice communication, presented above and due primarily to the difficult working conditions of communications, indicate the need to develop alternative communication systems with divers. One way to improve the quality of communication is to use a telegraph type of work, which uses a very narrow frequency spectrum, which allows the use of frequency selection and significantly increase the noise immunity of the communication channel. In addition, the use of a telegraph type of work with a carrier frequency will allow duplex communication, i.e. transmit and receive simultaneously, which will significantly increase the efficiency in the exchange of information. Thanks to the use of duplex communication, the safety of divers will increase, since a distress signal, for example, a diver will be able to transmit immediately, without waiting for the end of the received message.

Задача изобретения - повышение надежности и помехозащищенности связи. The objective of the invention is to increase the reliability and noise immunity of communication.

Это достигается тем, что в системе подводной электромагнитной связи, содержащей надводную и подводную станции, при этом надводная станция содержит передатчик, содержащий соединенные последовательно микрофон, предварительный усилитель, а также соединенные последовательно усилитель мощности, согласующее устройство, выполненное в виде двухобмоточного трансформатора, и двухэлектродную водную антенну, электроды которой размещены в воде, подводная станция содержит приемник, содержащий последовательно соединенные подводную двухэлектродную антенну, электроды которой размещены в воде, согласующее устройство, выполненное в виде двухобмоточного трансформатора, предварительный усилитель, а также выходной усилитель, к выходу которого подключены головные телефоны, согласно предмету изобретения у надводной станции передатчик дополнительно содержит соединенные последовательно кварцевый генератор на частоту f₁ и манипулятор, а также трехконтактный двухпозиционный переключатель, у которого подвижный контакт соединен со входом усилителя мощности, первый неподвижный контакт соединен с выходом манипулятора, второй неподвижный контакт - с выходом фильтра нижних частот, у которого вход соединен с выходом предварительного усилителя, надводная станция содержит дополнительно приемник, содержащий соединенные последовательно двухэлектродную водную антенну, электроды которой размещены в воде, частотно-селективное согласующее устройство, настроенное на принимаемую частоту f₂, предварительный усилитель, узкополосный фильтр на частоту f₂, тональный генератор, выходной усилитель и головные телефоны, у подводной станции приемник дополнительно содержит конденсатор, двухпозиционный двухконтактный переключатель, первый и второй двухпозиционный трехконтактный переключатель, соединенные последовательно узкополосный фильтр и тональный генератор, при этом конденсатор посредством двухпозиционного переключателя соединен с выводами вторичной обмотки трансформатора входного согласующего устройства, при этом у первого двухпозиционного трехконтактного переключателя подвижный контакт соединен с выходом предварительного усилителя, первый неподвижный контакт соединен с первым неподвижным контактом второго двухпозиционного трехконтактного переключателя, второй неподвижный контакт первого двухпозиционного трехконтактного переключателя соединен с входом узкополосного фильтра, у второго двухпозиционного трехконтактного переключателя подвижный контакт соединен с входом выходного усилителя, второй неподвижный контакт соединен с выходом тонального генератора, подводная станция содержит дополнительно передатчик, содержащий последовательно соединенные кварцевый генератор на частоту f₂, манипулятор, предварительный усилитель, усилитель мощности, частотно-селективное согласующее устройство, настроенное на частоту f₂, выполненное в виде двухобмоточного трансформатора, к первичной обмотке которого подключен конденсатор, и двухэлектродную водную антенну, электроды которой размещены в воде.This is achieved by the fact that in an underwater electromagnetic communication system comprising a surface and underwater station, the surface station comprises a transmitter comprising a microphone connected in series, a preamplifier, as well as a power amplifier connected in series, a matching device made in the form of a two-winding transformer, and a two-electrode a water antenna, the electrodes of which are placed in water, the underwater station contains a receiver containing a series-connected underwater two-electrode a antenna, the electrodes of which are placed in water, a matching device made in the form of a two-winding transformer, a preamplifier, and an output amplifier, to the output of which headphones are connected, according to the invention, at a surface station, the transmitter further comprises a crystal oscillator connected in series to a frequency f ₁ and a manipulator, as well as a three-pin on-off switch, in which the movable contact is connected to the input of the power amplifier, the first fixed contact connected to the output of the manipulator, the second fixed contact to the output of the low-pass filter, at which the input is connected to the output of the pre-amplifier, the surface station further comprises a receiver containing a two-electrode water antenna connected in series, the electrodes of which are placed in water, a frequency-selective matching device configured The receiving frequency f _2, a preamplifier, a narrowband filter to the frequency f _2, tone generator, output amplifier and headphones in a submarine The receiver additionally contains a capacitor, a two-position two-pin switch, a first and second two-position three-pin switch connected in series with a narrow-band filter and a tone generator, the capacitor being connected via a two-position switch to the terminals of the secondary winding of the input matching transformer, while the first two-position three-pin switch has a movable contact connected to the output of the preamplifier, the first is stationary the second contact is connected to the first fixed contact of the second two-position three-pin switch, the second fixed contact of the first two-position three-contact switch is connected to the input of the narrow-band filter, at the second two-position three-contact switch, the movable contact is connected to the input of the output amplifier, the second fixed contact is connected to the output of the tone generator, the underwater station contains optionally, a transmitter comprising a series-connected crystal oscillator per hour sion frequency f _2, a manipulator, a preamplifier, a power amplifier, frequency selective matching device tuned to frequency f _2, designed as a two-winding transformer, to the primary winding of which is connected a capacitor, and aqueous two-electrode antenna which electrodes are placed in water.

Сущность изобретения состоит в том, что в системе подводной электромагнитной связи, содержащей канал связи в виде водной среды, надводную и подводную станции, при этом надводная станция содержит передатчик телефонного сигнала и передающую водную антенну, а подводная станция содержит приемник телефонного сигнала и приемную водную антенну, дополнительно введены в надводную станцию приемник телеграфного сигнала и приемная водная антенна, а в подводную станцию передатчик телеграфного сигнала и передающая водная антенна. У надводной станции передатчик снабжен дополнительными кварцевым генератором и манипулятором. Передатчик работает в телефонном и телеграфном режимах. К выходу передатчика постоянно подключена передающая антенна. Приемник надводной станции снабжен постоянной приемной антенной и принимает только телеграфные сигналы. Помехозащищенность обеспечивается селективным согласующим устройством и наличием узкополосного фильтра в тракте усиления. The essence of the invention lies in the fact that in an underwater electromagnetic communication system containing a communication channel in the form of an aqueous medium, a surface and underwater station, wherein the surface station comprises a telephone signal transmitter and a transmitting water antenna, and the underwater station contains a telephone signal receiver and a receiving water antenna , a telegraph signal receiver and a receiving water antenna were additionally introduced to a surface station, and a telegraph signal transmitter and a transmitting water antenna to an underwater station. At the surface station, the transmitter is equipped with additional quartz oscillator and manipulator. The transmitter operates in telephone and telegraph modes. A transmitter antenna is permanently connected to the transmitter output. The surface station receiver is equipped with a permanent receiving antenna and receives only telegraph signals. The noise immunity is provided by a selective matching device and the presence of a narrow-band filter in the amplification path.

У подводной станции передающий тракт снабжен кварцевым генератором и манипулятором, согласующее устройство выполнено селективным и соединено постоянно антенной. Приемный тракт снабжен дополнительно приемной антенной, предварительным усилителем, фильтром нижних частот, узкополосным фильтром и тональным генератором. Приемный тракт принимает телеграфный или телефонный сигнал. At the underwater station, the transmitting path is equipped with a quartz generator and a manipulator, the matching device is made selective and is constantly connected by an antenna. The receiving path is additionally equipped with a receiving antenna, a preliminary amplifier, a low-pass filter, a narrow-band filter and a tone generator. The receiving path receives a telegraph or telephone signal.

На фиг. 1 изображена структурная схема предлагаемой системы связи между водолазом и обеспечивающим плавсредством (берегом). Из схемы видно, что у надводной радиостанции 1 передатчик 2 может работать в двух режимах: телефонном (ТЛФ) или телеграфном (ТЛГ) с несущей частотой f₁, а приемник 3 - только в телефафном с несущей частотой f₂. У радиостанции водолаза 4 передатчик 5 может работать только в телеграфном режиме с несущей частотой f₂, а приемник 6 - в телефонном или телефонном режиме с несущей частотой f₁. Выбор представленной на фиг.1 системы связи с водолазом можно объяснить следующим образом.In FIG. 1 shows a block diagram of a proposed communication system between a diver and a supply vessel (shore). It can be seen from the diagram that above surface radio station 1, transmitter 2 can operate in two modes: telephone (TLF) or telegraph (TLG) with a carrier frequency f ₁ , and receiver 3 - only in a telephonic with a carrier frequency f ₂ . At the diver’s radio station 4, transmitter 5 can only work in telegraph mode with a carrier frequency f ₂ , and receiver 6 can operate in telephone or telephone mode with a carrier frequency f ₁ . The choice of the communication system with a diver shown in FIG. 1 can be explained as follows.

Прием слабого речевого (телефонного) сигнала от маломощного передатчика водолаза на борту корабля будет практически невозможен из-за большого уровня помех от работающих механизмов и широкой полосы пропускания приемного тракта, а также по другим причинам, изложенным выше. Receiving a weak speech (telephone) signal from a low-power diver's transmitter on board the ship will be practically impossible due to the high level of interference from operating mechanisms and the wide passband of the receiving path, as well as for other reasons outlined above.

Надводная же часть аппаратуры может передавать информацию как в телефонном, так и в телеграфном режимах и одновременно принимать ее от водолаза. Передаваемый сигнал (ТЛФ или ТЛГ) превосходит по мощности уровень помех от работающих механизмов судна или порта, поэтому он будет принят водолазом на значительно большем расстоянии. The above-water part of the equipment can transmit information both in telephone and telegraph modes and at the same time receive it from a diver. The transmitted signal (TLF or TLG) exceeds in power the level of interference from the working mechanisms of the vessel or port, so it will be received by the diver at a much greater distance.

На фиг. 2 изображена структурная схема радиостанции, устанавливаемой на обеспечивающем плавсредстве или на берегу и состоящей из передатчика 2 и приемника 3. In FIG. 2 is a structural diagram of a radio station installed on a supply boat or on shore and consisting of a transmitter 2 and a receiver 3.

Передатчик 2 (см. фиг.2) содержит последовательно соединенные микрофон 7, предварительный усилитель 8, фильтр нижних частот 9 с частотой среза 4 кГц, двухпозиционный трехконтактный переключатель 10, усилитель мощности 11 и выходное согласующее устройство 12, выполненное в виде двухобмоточного трансформатора. Выводы вторичной обмотки трансформатора соединены с двухэлектродной антенной 13, электроды которой размещены в воде. The transmitter 2 (see figure 2) contains a series-connected microphone 7, a pre-amplifier 8, a low-pass filter 9 with a cutoff frequency of 4 kHz, a two-position three-pin switch 10, a power amplifier 11 and an output matching device 12 made in the form of a double-winding transformer. The terminals of the secondary winding of the transformer are connected to a two-electrode antenna 13, the electrodes of which are placed in water.

При работе передатчика 2 в телефонном режиме к входу усилителя мощности 11 подключается электрическая цепь, состоящая из последовательно соединенных кварцевого генератора 14 на частоту f и манипулятора 15, при помощи которого формируется телеграфный сигнал. Для повышения эффективности передачи в телеграфном режиме выходное согласующее устройство можно сделать более узкополосным, обеспечив резонанс выходной цепи передатчика на частоте f₁ при помощи дополнительно подключенного конденсатора.When the transmitter 2 is in telephone mode, an electric circuit is connected to the input of the power amplifier 11, consisting of a series-connected crystal oscillator 14 at a frequency f and a manipulator 15, by which a telegraph signal is generated. To increase the transmission efficiency in telegraph mode, the output matching device can be made narrower, by ensuring the resonance of the transmitter output circuit at a frequency f ₁ using an additionally connected capacitor.

Приемник надводной радиостанции содержит последовательно соединенные двухэлектродную водную антенну 16, частотно-селективное согласующее устройство 17, настроенное на частоту принимаемого сигнала f₂, предварительный усилитель с большим входным сопротивлением 18, узкополосный фильтр 19 на частоту f₂ с полосой пропускания 10-20 Гц, тональный генератор 20, усилитель 21 и головные телефоны 22. Тональный генератор с частотой около 1 кГц запускается принимаемым сигналом, прошедшим узкополосный фильтр.The receiver of the surface radio station contains a two-electrode water antenna 16 connected in series, a frequency selective matching device 17 tuned to the frequency of the received signal f ₂ , a preamplifier with a large input impedance 18, a narrow-band filter 19 at a frequency f ₂ with a passband of 10-20 Hz, tonal a generator 20, an amplifier 21, and headphones 22. A tone generator with a frequency of about 1 kHz is triggered by a received signal that has passed a narrow-band filter.

Таким образом, надводная радиостанция способна работать в дуплексном режиме, осуществляя передачу речи в диапазоне частот 0,4-3,5 кГц или телеграфного сигнала на частоте f₁ и одновременно принимая телеграфный сигнал на частоте f₂.Thus, the surface radio station is capable of operating in full duplex mode, transmitting speech in the frequency range 0.4-3.5 kHz or a telegraph signal at a frequency f ₁ and at the same time receiving a telegraph signal at a frequency f ₂ .

На фиг.3 изображена структурная схема подводной радиостанции. Передатчик водолаза содержит последовательно соединенные кварцевый генератор 23 с частотой f₂, манипулятор 24, предварительный усилитель 25, усилитель мощности 26, согласующее селективное устройство 27 и двухэлектродную подводную антенну 28. Согласующее устройство выполнено в виде двухобмоточного трансформатора, к первичной обмотке которого подключен конденсатор.Figure 3 shows the structural diagram of an underwater radio station. The diver’s transmitter contains a quartz oscillator 23 with a frequency of f ₂ connected in series, a manipulator 24, a preamplifier 25, a power amplifier 26, a selective matching device 27, and a two-electrode underwater antenna 28. The matching device is made in the form of a double-winding transformer to which a capacitor is connected to the primary winding.

Передатчик водолаза обеспечивает передачу телеграфных сигналов на частоте f₂.The diver's transmitter provides telegraph signals at a frequency of f ₂ .

Приемник содержит подводную двухэлектродную антенну 29, соединенную с входом частотно-селективного согласующего устройства 30, представляющего собой в простейшем случае двухобмоточный трансформатор. The receiver comprises an underwater two-electrode antenna 29 connected to the input of a frequency-selective matching device 30, which in the simplest case is a double-winding transformer.

К вторичной обмотке трансформатора через переключатель 31 может быть подключен конденсатор 32, образующий с обмоткой трансформатора параллельный колебательный контур, уменьшающий полосу пропускания до 50...500 Гц (в зависимости от несущей частоты принимаемого в телеграфном режиме сигнала). Выход согласующего устройства соединен с приемным трактом, содержащим последовательно соединенные (при телеграфном режиме работы) предварительный усилитель 33 с большим входным сопротивлением, переключатель 34, узкополосный фильтр 35, тональный генератор 36, переключатель 37, усилитель 38 и головные телефоны 39. A capacitor 32 can be connected to the secondary winding of the transformer through switch 31, forming a parallel oscillatory circuit with the transformer winding, reducing the passband to 50 ... 500 Hz (depending on the carrier frequency of the signal received in telegraph mode). The output of the matching device is connected to a receiving path containing a pre-amplifier 33 with a large input impedance, a switch 34, a narrow-band filter 35, a tone generator 36, a switch 37, an amplifier 38, and headphones 39.

В телефонном режиме часть приемного тракта, содержащая узкополосный фильтр и тональный генератор, отключается переключателями 34 и 37. In the telephone mode, the part of the receiving path containing the narrow-band filter and the tone generator is turned off by switches 34 and 37.

Для случая, когда подводная радиостанция размещается на подводном аппарате, она может быть снабжена дополнительными телеграфными приставками - кодирующей и декодирующей с регистрирующим устройством. Передатчик и приемник подводной радиостанции с целью упрощения конструкции выполняются в виде отдельных функциональных блоков. Каждый из блоков содержит корпус в виде трубы из нержавеющей стали диаметром 75 мм с двумя фланцами. К верхнему фланцу крепится крышка с проходным антенным изолятором и разъемом. К нижнему фланцу крепится аккумуляторный отсек, выполненный в виде стакана из нержавеющей стали с фланцем. Между фланцами размещается резиновая прокладка. Крепление осуществляется болтами из нержавеющей стали. На боковой поверхности корпуса приемника расположена ручка переключателя вида работы. For the case when the underwater radio station is located on the underwater vehicle, it can be equipped with additional telegraph consoles - encoding and decoding with a recording device. The transmitter and receiver of the underwater radio station, in order to simplify the design, are implemented as separate functional units. Each of the blocks contains a housing in the form of a stainless steel pipe with a diameter of 75 mm with two flanges. A cover with a bushing antenna isolator and a connector is attached to the upper flange. The battery compartment, made in the form of a stainless steel cup with a flange, is attached to the bottom flange. A rubber gasket is placed between the flanges. Fastening is carried out with stainless steel bolts. On the side surface of the receiver housing is a handle switch type of work.

Приемник и передатчик подводной радиостанции (также как и надводной) имеют каждый свою антенну. В качестве водной и подводной антенн могут быть применены двухэлектродные антенны с электродами трубчатой или плоской формы, выполненными из нержавеющей стали. В качестве одного из электродов антенны приемника или передатчика водолаза может быть использован корпус соответствующего устройства. Возможно применение и индуктивных антенн, выполненных в виде многовитковой обмотки, размещенной в диэлектрике и герметизированной. При этом добротность обмотки в воде равна половине добротности обмотки, размещенной в воздушной среде. Достигается это выбором толщины диэлектрика. Возможны и другие варианты антенн. Однако в каждом случае необходимо выполнять условия согласования антенн как с водной средой, так и с входом или выходом соответствующего устройства. The receiver and transmitter of the underwater radio station (as well as the surface) each have their own antenna. As water and underwater antennas, two-electrode antennas with tubular or flat electrodes made of stainless steel can be used. The housing of the corresponding device can be used as one of the electrodes of the antenna of the receiver or transmitter of the diver. It is possible to use inductive antennas made in the form of a multi-turn winding placed in a dielectric and sealed. In this case, the quality factor of the winding in water is equal to half the quality factor of the winding placed in the air. This is achieved by choosing the thickness of the dielectric. Other antenna options are possible. However, in each case, it is necessary to fulfill the conditions for matching the antennas with both the aquatic environment and the input or output of the corresponding device.

Антенны приемника и передатчика радиостанции должны быть удалены друг от друга на максимально возможное расстояние. The antennas of the receiver and transmitter of the radio station should be kept as far as possible from each other.

Эффективным способом повышения качества связи между водолазом и обеспечивающим плавсредством (берегом) до 500 м является применение телеграфного вида работ, при котором используется очень узкий частотный спектр, что позволяет применить узкополосный фильтр в приемном тракте, а также частотную селекцию и узкополосное согласование на входе приемника и выходе передатчика. An effective way to improve the quality of communication between a diver and a watercraft (shore) up to 500 m is to use a telegraph type of work, which uses a very narrow frequency spectrum, which allows the use of a narrow-band filter in the receiving path, as well as frequency selection and narrow-band matching at the receiver input and transmitter output.

Построение системы подводной связи, использующей телеграфный режим работы с несущей частотой, позволяет реализовать дуплексную связь, т.е. осуществлять передачу и прием сообщений одновременно, что значительно повышает оперативность в обмене информацией. The construction of an underwater communication system using the telegraph mode of operation with a carrier frequency allows duplex communication, i.e. to transmit and receive messages at the same time, which significantly increases the efficiency in the exchange of information.

Описанные выше комплекты аппаратуры для подводной электромагнитной связи обеспечивают надежную дуплексную связь в телеграфном режиме в диапазоне фиксированных частот 1-10 кГц и дуплексную телефонно-телеграфную связь в диапазоне частот 0,4-3,5 кГц и в диапазоне фиксированных частот до 10 кГц. The above-described sets of equipment for underwater electromagnetic communication provide reliable duplex communication in telegraph mode in the range of fixed frequencies 1-10 kHz and duplex telephone-telegraph communication in the frequency range of 0.4-3.5 kHz and in the range of fixed frequencies up to 10 kHz.

Надводная часть аппаратуры производит одновременно передачу информации в телефонном или телеграфном режиме и прием информации в телеграфном режиме. The surface part of the equipment simultaneously transmits information in a telephone or telegraph mode and receives information in a telegraph mode.

Источники информации
1. Н. А. Стопцов и др. Связь под водой. - Л.: Судостроение, 1990, с. 209-210.Sources of information
1. N. A. Stoptsov and others. Communication under water. - L .: Shipbuilding, 1990, p. 209-210.

2. Патент Франции 2105398, кл. Н 04 В 13/00; Н 04 В 1/00, 04.09.70 г. 2. French patent 2105398, cl. H 04 B 13/00; H 04, 1/00, 09/04/70.

Claims

An underwater electromagnetic communication system comprising a surface and underwater station, the surface station comprising a transmitter comprising a microphone connected in series, a preamplifier, and also a power amplifier connected in series, a matching device made in the form of a two-winding transformer, and a two-electrode water antenna, the electrodes of which are placed in water, the underwater station contains a receiver containing a serially connected underwater two-electrode antenna, cat electrodes placed in water, a matching device made in the form of a double-winding transformer, a preliminary amplifier, and also an output amplifier, to the output of which head phones are connected, characterized in that the transmitter at the surface station further comprises a crystal oscillator connected in series to frequency f ₁ and a manipulator, as well as a three-contact on-off switch, in which the movable contact is connected to the input of the power amplifier, the first fixed contact is connected to the output of the manipulator, the second fixed contact with the output of the low-pass filter, in which the input is connected to the output of the pre-amplifier, the surface station further comprises a receiver comprising a two-electrode water antenna connected in series, the electrodes of which are located in water, a frequency-selective matching device tuned to the received frequency f ₂ , a preamplifier, a narrowband filter to a frequency f _2, a tone generator, output amplifier and headphones in subsea station receiver further contains it is a capacitor, a two-position two-contact switch, a first and second two-position three-contact switch connected in series with a narrow-band filter and a tone generator, the capacitor being connected via a two-position switch to the terminals of the secondary winding of the input matching transformer, while the first two-position three-contact switch has a movable contact connected to the output preamplifier, the first fixed contact is connected to the first the contact of the second on-off three-pin switch, the second fixed contact of the first on-off three-contact switch is connected to the input of the narrow-band filter, at the second on-off three-contact switch, the movable contact is connected to the input of the output amplifier, the second fixed contact is connected to the output of the tone generator, the underwater station additionally contains a transmitter, which additionally contains a transmitter in series a crystal oscillator connected to a frequency f _2, the manipulator, preliminary ny amplifier, power amplifier, frequency selective matching device tuned to a frequency ƒ _2, designed as a two-winding transformer, to the primary winding of which is connected a capacitor, and aqueous two-electrode antenna which electrodes are placed in water.