RU2611603C1 - Communication system of very low and extremely low frequency range with deep-seated and distant objects - Google Patents
Communication system of very low and extremely low frequency range with deep-seated and distant objects Download PDFInfo
- Publication number
- RU2611603C1 RU2611603C1 RU2015141785A RU2015141785A RU2611603C1 RU 2611603 C1 RU2611603 C1 RU 2611603C1 RU 2015141785 A RU2015141785 A RU 2015141785A RU 2015141785 A RU2015141785 A RU 2015141785A RU 2611603 C1 RU2611603 C1 RU 2611603C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- input
- output
- elf
- antenna
- relay station
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S15/00—Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems
- G01S15/86—Combinations of sonar systems with lidar systems; Combinations of sonar systems with systems not using wave reflection
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radio Relay Systems (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области электротехники и радиотехники, а именно к технике связи СНЧ-КНЧ-диапазона, и может быть использовано для связи с глубокопогруженными и удаленными подводными объектами.The invention relates to the field of electrical engineering and radio engineering, in particular to the communication technology of the ELF-ELF range, and can be used for communication with deeply submerged and remote underwater objects.
Известен «Способ сейсмической разведки» (патент №2029318 RU G01V 1/09, 1995). Этот способ сейсмической разведки заключается в возбуждении зондирующего сигнала и многоканального приема отраженных и дифрагированных волн от объекта, обработке с проведением селекции волн по направлениям прихода и отображением результатов в виде размеров параметров на платформе. Недостатком такого способа является то, что он использует приближенную интерполяцию данных, что приводит в ряде случаев к низкой достоверности результатов зондирования.The well-known "Method of seismic exploration" (patent No. 2029318
Известно устройство «Способ электромагнитного зондирования земной коры с использованием нормированных источников поля» (патент №2093863, RU G01V 3/12, 1997). Данное устройство содержит два генератора синусоидального тока, которые нагружены на протяженные, низко расположенные, горизонтально ориентированные и заземленные на концах антенны, регистрация же излучения, создаваемого СНЧ-радиоустановкой, осуществляется с помощью измерительного комплекса Объединенного Института Физики Земли (ОИФЗ) РАН типа «Борок». Однако данная установка не обеспечивает передачу информации с глубокопогруженными и удаленными подводными объектами, так как не имеет приемного комплекса в своем составе, а также обладает недостаточным уровнем СНЧ-КНЧ-сигналов на больших удалениях от источника.Известно устройство «Унифицированный генераторно-измерительный комплекс СНЧ-КНЧ-излучения для геофизических исследований» (патент №2188439 RU от 27.08.02 G01V 3/12). Комплекс состоит из задающего генератора, N генераторов синусоидального тока, нагруженных на протяженные, низко расположенные горизонтально ориентированные передающие антенны с заземлителями на концах, причем регистрация излучения, создаваемого СНЧ-КНЧ-генераторами, осуществляется с помощью измерительного комплекса, при этом все N генераторов подключены к единому задающему генератору. Задающий генератор представляет собой однофазный мостовой инвертор, выполненный на мощных полупроводниковых управляемых вентилях-тиристорах. Недостатками устройства «Унифицированный генераторно-измерительный…» - известного генераторно-измерительного комплекса - является малый уровень излучения СНЧ-КНЧ-сигналов и их регистрация на больших удалениях от источника, так номинальная активная мощность при испытаниях на активную нагрузку составляет не более 30 кВт, а также низкая надежность работы комплекса в условиях наведенных помех (с глубоким подавлением гармоник промышленной частоты). Кроме того, в связи с высокими требованиями, предъявляемыми теорией электромагнитного поля к распространению радиосигналов в Мировом океане, для связи с удаленными и глубокопогруженными объектами необходимо иметь специальную антенну, малошумящий антенный усилитель и аналого-цифровой приемник, которые в прототипе отсутствуют.A device is known "Method of electromagnetic sounding of the earth's crust using normalized field sources" (patent No. 2093863, RU
Известна «Система связи сверхнизкочастотного и крайненизкочастотного диапазона с глубокопогруженными и удаленными объектами» (патент №2350020 RU). Радиоволны большей части электромагнитного диапазона не проникают в морскую воду. Глубина проникновения электромагнитной энергии определяется следующей формулой: , где π=3,14; f - частота электромагнитной волны, от 3 до 300 Гц; μ=4⋅π⋅10-7 Гн/м.; σ - проводимость морской воды от 1 до 4 Сименс на метр. Используя самые низкие частоты от 3 до 300 Гц (КНЧ и СНЧ) можно получить глубину подводного радиоприема больше 100 метров. Поэтому для связи с удаленными глубокопогруженными подводными объектами (подводные лодки, подводные аппараты, батискафы, подводные дома и т.п.) предложена система связи СНЧ-КНЧ-диапазона. Электромагнитные волны этого диапазона являются пригодными для решения указанной задачи вследствие их способности проникать в толщу морской воды на значительную глубину. Кроме того, по сравнению с электромагнитными волнами других диапазонов распространение СНЧ-КНЧ-сигналов в волноводе «земля-ионосфера» отличается высокой стабильностью даже при возникновении различных возмущений в ионосфере.The well-known "Communication system of the ultra-low-frequency and ultra-low-frequency range with deeply immersed and remote objects" (patent No. 2350020 RU). The radio waves of most of the electromagnetic range do not penetrate into sea water. The penetration depth of electromagnetic energy is determined by the following formula: where π = 3.14; f is the frequency of the electromagnetic wave, from 3 to 300 Hz; μ = 4⋅π⋅10 -7 GN / m .; σ is the conductivity of sea water from 1 to 4 Siemens per meter. Using the lowest frequencies from 3 to 300 Hz (ELF and ELF), you can get the depth of the underwater radio more than 100 meters. Therefore, for communication with remote deep-submerged underwater objects (submarines, underwater vehicles, bathyscaphes, underwater houses, etc.), a communication system of the ELF-ELF range is proposed. Electromagnetic waves of this range are suitable for solving this problem due to their ability to penetrate into the thickness of sea water to a considerable depth. In addition, in comparison with electromagnetic waves of other ranges, the propagation of ELF-ELF signals in the ground-ionosphere waveguide is highly stable even when various disturbances arise in the ionosphere.
Известна «Система связи сверхнизкочастотного и крайненизкочастотного диапазона с глубокопогруженными и удаленными объектами» по заявке 2014132320 от 05.08.2014 г., которая содержит один маломощный КНЧ-СНЧ генератор, два заземлителя, «n» усилителей, «n» блоков системы управления для одной длинной в несколько десятков сотен километров передающей антенны с током в ней, позволяющим обеспечить заданный магнитный момент для обеспечения связи с глубокопогруженными и удаленными объектами и не оказывать влияние на электромагнитную совместимость с радиоэлектронными средствами, ЛЭП и кабельными магистралями, а также создание условий экологической безопасности для человека и окружающей среды. Однако такая система имеет следующие недостатки:The well-known "Communication system of the ultra-low-frequency and ultra-low-frequency ranges with deeply immersed and remote objects" according to the application 2014132320 dated 08/05/2014, which contains one low-power ELF-ELF generator, two grounding conductors, "n" amplifiers, "n" control system blocks for one long tens of hundreds of kilometers of a transmitting antenna with a current in it, which allows to provide a given magnetic moment to ensure communication with deeply immersed and distant objects and not to affect electromagnetic compatibility with electronic means, power lines and cable lines, as well as the creation of environmental safety conditions for humans and the environment. However, such a system has the following disadvantages:
- не позволяет выполнить общую длину в несколько десятков сотен километров из-за естественных преград в виде рек, озер, возвышенностей, населенных пунктов и др.- it does not allow to fulfill the total length of several tens of hundreds of kilometers due to natural barriers in the form of rivers, lakes, hills, settlements, etc.
Прототипом является «Система связи сверхнизкочастотного и крайненизкочастотного диапазона с глубокопогруженными и удаленными объектами» (патент №2350020 RU) которая содержит «n» генераторов синусоидального тока, нагруженных на протяженные низко расположенные горизонтально ориентированные передающие антенны с заземлителями на концах, причем прием и регистрация излучения, создаваемого СНЧ-КНЧ-генераторами, осуществляются с помощью буксируемой кабельной антенны, антенного усилителя и приемника СНЧ-КНЧ-диапазона, находящихся на борту подводного объекта, при этом задающий генератор состоит из системы управления, защиты и автоматизации (СУРЗА), тиристорного выпрямителя, первого устройства защиты, автономного инвертора напряжения, второго устройства защиты, согласующего устройства, устройства питания и двух входных переключателей, при этом входные переключатели выполнены трехпозиционными и последовательно тремя входами соединены с тиристорным выпрямителем, причем на соединительных линиях установлены датчика тока (ДТ) и датчики напряжения (ДН), которые соединены с системой управления, регулирования и автоматики, а выпрямитель через устройство защиты двумя выходами соединен с автономным инвертором, который в свою очередь через устройство защиты соединен с согласующим устройством, при этом согласующее устройство соединено с антенной, причем СУРЗА соединено с выносным постом управления и понижающим выпрямителем, который своим входом соединен с третьим входом высоковольтного устройства питания генератора, а тот в свою очередь первым входом соединен с входным переключателем, а вторым входом с понижающими блоками питания, при этом на глубокопогруженном и удаленном объекте установлена буксируемая кабельная антенна, которая через антенный усилитель соединена с приемником СНЧ-КНЧ- диапазона.The prototype is a “Communication system of the ultra-low-frequency and ultra-low-frequency ranges with deeply immersed and distant objects” (RU patent No. 2350020) which contains “n” sinusoidal current generators loaded on extended low-lying horizontally oriented transmitting antennas with grounding conductors at the ends, and the reception and registration of radiation, generated by the ELF-ELF generators are carried out using a towed cable antenna, an antenna amplifier and an ELF-ELF receiver located on board water object, while the master oscillator consists of a control, protection and automation system (SURZA), a thyristor rectifier, a first protection device, an autonomous voltage inverter, a second protection device, a matching device, a power device and two input switches, while the input switches are made of three-position and in series with three inputs connected to a thyristor rectifier, and on the connecting lines are installed a current sensor (DT) and voltage sensors (DN), which are connected to the system my control, regulation and automation, and the rectifier through a protection device with two outputs is connected to an autonomous inverter, which in turn is connected to a matching device through a protection device, while the matching device is connected to the antenna, and SURZA is connected to an external control station and a reducing rectifier, which by its input is connected to the third input of the high-voltage power supply device of the generator, and that in turn is connected by the first input to the input switch, and the second input with a lower and power supplies, in this case, a towed cable antenna is installed on a deeply immersed and remote object, which is connected through an antenna amplifier to an ELF-ELF receiver.
Недостатки прототипа являются:The disadvantages of the prototype are:
- большие мощности «n» генераторов не менее 100 кВт;- high power “n” generators of at least 100 kW;
- «n» антенных устройств с «2n» плоскостными заземлителями, (у каждой низкорасположенной антенны два заземлителя по концам антенны) следовательно, большая площадь земной поверхности поражена обратными токами антенны и размещение электронных средств на данной площади невозможно;- “n” antenna devices with “2n” planar grounding conductors, (each low-lying antenna has two grounding conductors at the ends of the antenna) therefore, a large area of the earth's surface is affected by the reverse currents of the antenna and the placement of electronic means on this area is impossible;
- электромагнитное поле, создаваемое «n» антенными устройствами поражает все технические и инженерные системы на значительных расстояниях;- the electromagnetic field created by the "n" antenna devices affects all technical and engineering systems at considerable distances;
- экологическая опасность превышения норм ПДУ СНЧ (предельно-допустимые нормы облучения личного состава обслуживающего СНЧ станции и жителей близлежащих районов, а также растения, животные и вся среда обитания). Например, на антенне, выполненной в виде ЛЭП (линий электропередачи) подается напряжение 30 кВ, а высота подвеса антенны при неровности поверхности земли достигает провеса 5 метров. Следовательно, напряженность поля вдоль антенны определится Е=(30⋅кВ)/(5⋅м)=6⋅кВ. Как видно вдоль антенны напряженность поля 6 кВ, что превышает в три раза нормы ПДУ. Хотя нормы ПДУ рекомендуют пребывание не более 8 часов в зонах, где напряженность поля электрической составляющей достигает 2 кВ. Причем длина антенн зависит от скин-слоя, например, на частоте 3 Гц скин-слой для σ=10-4⋅См/м, будет равен , при двух заземлителях, чтобы не было поверхностных токов замыкания длина антенны должна превышать 20 км. А учитывая, что для создания заданного магнитного момента необходимо «n» антенных устройств с «2n» плоскостными заземлителями, общая площадь, пораженная мощными электромагнитными полями недопустимо огромна даже для России.- the environmental hazard of exceeding the ELF ELS standards (maximum permissible exposure standards for personnel serving the ELF station and residents of nearby areas, as well as plants, animals and the entire environment). For example, an antenna made in the form of power lines (power lines) is supplied with a voltage of 30 kV, and the height of the antenna’s suspension when the surface of the earth is uneven reaches a sag of 5 meters. Therefore, the field strength along the antenna will be determined E = (30⋅kV) / (5⋅m) = 6⋅kV. As can be seen along the antenna, the field strength is 6 kV, which exceeds three times the norm of the remote control. Although the rules of the remote control recommend staying no more than 8 hours in areas where the field strength of the electric component reaches 2 kV. Moreover, the length of the antennas depends on the skin layer, for example, at a frequency of 3 Hz, the skin layer for σ = 10 -4 м cm / m will be equal to , with two ground electrodes, so that there are no surface fault currents, the antenna length should exceed 20 km. And given that in order to create a given magnetic moment, “n” antenna devices with “2n” planar ground electrodes are needed, the total area affected by powerful electromagnetic fields is unacceptably huge even for Russia.
Таким образом, компоновка на ограниченной территории антенной системы, состоящей из «n» антенных устройств с «2n» плоскостными заземлителями с подключенными к ним 100 кВт генераторами является опасной для данного региона, и решить проблему электромагнитной совместимости с РЭС, ЛЭП, кабельными магистралями и экологической безопасности не представляется возможным.Thus, the layout in a limited area of the antenna system, consisting of “n” antenna devices with “2n” planar ground electrodes with connected 100 kW generators, is dangerous for this region and solve the problem of electromagnetic compatibility with RES, power lines, cable lines and environmental security is not possible.
Целью изобретения является:The aim of the invention is:
- снижение уровня мощности сосредоточенного генератора в одной точке антенны;- reduction of the power level of the concentrated generator at one point of the antenna;
- создание антенны СНЧ-КНЧ, не оказывающий влияние на электромагнитную обстановку района размещения антенны за счет рассредоточенных по длине антенны в несколько сотен километров маломощных генераторов;- the creation of an ELF-ELF antenna that does not affect the electromagnetic environment of the antenna location area due to low-power generators dispersed along the antenna length of several hundred kilometers;
- обеспечить электромагнитную совместимость с радиоэлектронными средствами, ЛЭП, кабельными магистралями и инженерными сооружениями, а также создание экологической безопасности для человека и окружающей среды;- to ensure electromagnetic compatibility with radio-electronic means, power lines, cable lines and engineering structures, as well as the creation of environmental safety for humans and the environment;
- обеспечить природную и топологическую совместимость многокилометровой антенной системы с реками, озерами, возвышенностями и населенными пунктами.- to ensure the natural and topological compatibility of the multi-kilometer antenna system with rivers, lakes, hills and settlements.
Поставленная цель достигается за счет применения в «Системе связи сверхнизкочастотного и крайненизкочастотного диапазона с глубокопогруженными и удаленными объектами» передающей антенны длиной в несколько десятков сотен километров LАНТЕННЫ, выполненную из «n» дипольных источников длиной lДИПОЛЯ, каждый из «n» дипольных источников соединен с двумя заземлителями и собственным маломощным КНЧ-СНЧ генератором, синхронизируемым блоком управления через радиоканал радиорелейной связи. Малый ток в «n» излучающих диполях передающей антенны, позволяет обеспечить заданный магнитный момент для обеспечения связи с глубоко-погруженными и удаленными объектами и исключить влияние на электромагнитную совместимость с радиоэлектронными средствами, ЛЭП и кабельными магистралями за счет рассредоточенных по длине антенны в несколько сотен километров маломощных генераторов, а также создание условий экологической безопасности для человека и окружающей среды, кроме того, обеспечить природную и топологическую совместимость многокилометровой антенной системы с реками, озерами, возвышенностями и населенными пунктами путем построения антенны передающей как «n» последовательно размещенных на поверхности земли типовых дипольных источников.This goal is achieved through the use of a transmitting antenna several tens of hundreds of kilometers in length in the “Communication System of the Ultra-Low and Extreme Low Frequency Range with Deeply Submerged and Remote Objects” L ANTENNA , made of “n” dipole sources with a length of D DIPOLE , each of “n” dipole sources is connected with two grounding conductors and its own low-power ELF-ELF generator, synchronized by the control unit via the radio relay channel. The low current in the "n" emitting dipoles of the transmitting antenna allows you to provide a given magnetic moment to ensure communication with deeply immersed and distant objects and to eliminate the effect on electromagnetic compatibility with electronic devices, power lines and cable lines due to several hundred kilometers dispersed along the length of the antenna low-power generators, as well as the creation of environmental safety conditions for humans and the environment, in addition, to ensure natural and topological compatibility a lot ilometrovoy antenna system rivers, lakes, hills and towns by constructing the antenna as a transmitting «n» successively placed on the surface of the ground typical dipole sources.
Действительно, резонансная частота сферического резонатора Земля - ионосфера определяется как длина по экватору в 40000 км деленная на скорость света (3⋅108 м/с) или =(40000000⋅км)/(3⋅108 м/с)=7⋅Гц. Резонатор Земля - ионосфера резонирует на частоте 7 Гц. Следовательно, частоты от 3 до 300 Гц могут возбуждать данный резонатор при условии, что энергия возбуждения будет достаточной. А возбужденный резонатор имеет практически одинаковую напряженность поля в любой точке земного шара. В прототипе возбуждение производится «n» генераторами мощностью 100 кВт каждый, которые создают ток в «n» рамочных антеннах. Рамка образуется током антенны, в виде ЛЭП 30 кВ, и обратным током в земле, протекаемым между заземлителями. Известно, что для возбуждения резонатора магнитный момент антенны должен быть не менее или M≥108⋅[A⋅м2]. Магнитный момент рамочной антенны определяетсяIndeed, the resonant frequency Earth - ionosphere spherical resonator is defined as the length at the equator of 40,000 km divided by the speed of light (3⋅10 8 m / s) or = (40000000⋅km) / (3⋅10 8 m / s) = 7⋅Hz. Resonator Earth - The ionosphere resonates at a frequency of 7 Hz. Therefore, frequencies from 3 to 300 Hz can excite this resonator, provided that the excitation energy is sufficient. And an excited resonator has almost the same field strength anywhere in the world. In the prototype, the excitation is made by "n" generators with a capacity of 100 kW each, which create a current in the "n" frame antennas. The frame is formed by the antenna current, in the form of a 30 kV power transmission line, and the reverse current in the ground flowing between the ground electrodes. It is known that in order to excite a resonator, the magnetic moment of the antenna must be not less than or M≥10 8 ⋅ [A 2m 2 ]. The magnetic moment of the loop antenna is determined
, ,
где IA - ток в антенне в Амперах; hтока - глубина протекания тока в земле, определяется следующей формулой: (π=3,14; f - частота электромагнитной волны 3-300 Гц; μ=4⋅π⋅10-7, Гн/м.; σ - проводимость земли в районе размещения антенны выбирается от 10-4 до 10-5 См/м); LАНТЕННЫ - длина антенны в метрах.where I A is the current in the antenna in Amperes; h current - the depth of current flow in the earth, is determined by the following formula: (π = 3.14; f is the frequency of the electromagnetic wave 3-300 Hz; μ = 4⋅π⋅10 -7 , GN / m; σ - the conductivity of the earth in the area where the antenna is located is selected from 10 -4 to 10 -5 cm / m); L ANTENNA - the length of the antenna in meters.
Расчет показывает, что если ток каждого из N диполей принять равным ампер, а глубину протекания обратного тока IОБ принять равной hтока=10 км, то длина передающий антенны, состоящая из суммы дипольных источников, должна быть около LАНТЕННЫ=1000 км. Следовательно, чтобы исключить влияние тока на окружающие антенну радиоэлектронные средства (РЭС), высоковольтные линии электропередачи и кабельные магистрали антенна должна иметь малый ток, но большую длину. Например, влияние частот 3 герц очень сильно сказывается, учитывая большую глубину проникновения через экранирующие оболочки кабелей и корпуса радиоэлектронных средств.The calculation shows that if the current of each of the N dipoles is taken equal amperes, and the depth of the reverse current I OB should be equal to h current = 10 km, then the length of the transmitting antenna, consisting of the sum of dipole sources, should be about L ANTENNA = 1000 km. Therefore, in order to exclude the influence of current on the radio electronic means (RES) surrounding the antenna, the high-voltage power lines and cable lines of the antenna must have a small current, but a large length. For example, the influence of frequencies of 3 hertz has a very strong effect, given the large penetration depth through the shielding sheaths of cables and the housing of electronic equipment.
Таким образом, передающая антенна СНЧ-КНЧ должна иметь большую длину для достижения заданного магнитного момента и малый ток для обеспечения ее экологической безопасности при эксплуатации, а также обеспечения электромагнитной совместимости с РЭС, кабельными магистралями, высоковольтными линиями электропередачи и инженерными сооружениями, кроме того, обеспечение природной, топологической совместимости трассы многокилометровой антенной системы с реками, озерами, возвышенностями и населенными пунктами достигается путем построения антенны передающей в виде типовых дипольных источников представленных на фиг. 1.Thus, the transmitting antenna of the ELF-ELF must have a large length to achieve a given magnetic moment and low current to ensure its environmental safety during operation, as well as ensuring electromagnetic compatibility with RES, cable highways, high-voltage power lines and engineering structures, in addition, ensuring natural, topological compatibility of the route of a multi-kilometer antenna system with rivers, lakes, hills and settlements is achieved by building a transmitting antenna chlorophylls a typical dipole sources shown in FIG. one.
На фиг. 1 представлена передающая антенна «Система связи сверхнизкочастотного и крайненизкочастотного диапазона с глубокопогруженными и удаленными объектами», где:In FIG. 1 shows the transmitting antenna "Communication system of the ultra-low-frequency and ultra-low-frequency range with deeply immersed and remote objects", where:
- 1 - блок управления передающей антенной сверхнизкочастотного и крайненизкочастотного диапазонов;- 1 - control unit of the transmitting antenna of the ultra-low-frequency and ultra-low-frequency ranges;
- 21, 22, 23, …, 2N - первая, вторая, третья, …, и N-ая радиостанции радиорелейной связи;- 2 1 , 2 2 , 2 3 , ..., 2 N - first, second, third, ..., and N-th radio relay communication stations;
- 31, 32, 33, …, 3N - первый, второй, третий, …, и N-ый преобразователи;- 3 1 , 3 2 , 3 3 , ..., 3 N - first, second, third, ..., and N-th converters;
- 41, 42, 43, …, 4N - первый, второй третий, …, и N-ый заземлители;- 4 1 , 4 2 , 4 3 , ..., 4 N - first, second third, ..., and N-th grounding conductors;
- Тр.1, Тр.2, …, Tp.N - двухобмоточные трансформаторы источника энергии в каждом из N дипольных источников;- Tr.1, Tr.2, ..., Tp.N - double-winding transformers of an energy source in each of N dipole sources;
- - величина тока дипольного источника;- - current value of the dipole source;
- IОБ - обратный ток, протекаемый на глубине скин-слоя ();- I OB - reverse current flowing at the depth of the skin layer ( );
- hГЛУБИНА - глубина прокладки антенны в поверхностном слое земли;- h DEPTH - the depth of the antenna in the surface layer of the earth;
- hтока - глубина протекания обратного тока в земле равная скин-слою для данного дипольного источника или ;- h current - the depth of the reverse current in the ground equal to the skin layer for a given dipole source or ;
- LАНТЕННЫ - длина передающей антенны, как сумма всех N дипольных источников;- L ANTENNA - the length of the transmitting antenna, as the sum of all N dipole sources;
- диполя - длина каждого из N дипольных источников.- dipole - the length of each of the N dipole sources.
На фиг. 2 блок управления передающей антенной сверхнизкочастотного и крайненизкочастотного диапазонов, где:In FIG. 2 control unit of the transmitting antenna of the ultra-low-frequency and ultra-low-frequency ranges, where:
- 1-1 - пульт управления каналами несущей частоты, информацией и метода передачи информации (например, широтный импульсный, частотный и другие);- 1-1 - the control panel of the channels of the carrier frequency, information and information transmission method (for example, pulse width, frequency, and others);
- 1-2 - задающий генератор рабочей частоты излучения передающей антенны;- 1-2 - master oscillator operating frequency of the transmitting antenna radiation;
- 1-3 - первый усилитель;- 1-3 - the first amplifier;
- 1-4 - блок информационного канала;- 1-4 - block of the information channel;
- 1-5 - второй усилитель;- 1-5 - the second amplifier;
- 1-6 - передающее каналообразующее устройство (вторичная сеть);- 1-6 - transmitting channel-forming device (secondary network);
- 1-7 - индикатор работы каждого из N дипольных источников;- 1-7 - an indicator of the operation of each of the N dipole sources;
- 1-8 - приемное каналообразующее устройство (вторичная сеть);- 1-8 - receiving channel-forming device (secondary network);
- 1-9 - источник питания.- 1-9 - power source.
На фиг. 3 каждый с первого по N-ый преобразователь дипольного источника 3N содержит блоки, где:In FIG. 3 each from the first to the N-th converter of the
- 3-1 - приемное каналообразующее устройство (вторичная сеть);- 3-1 - receiving channel-forming device (secondary network);
- 3-2 - задающий генератор рабочей частоты излучения дипольного источника;- 3-2 - the master oscillator of the working frequency of the radiation of the dipole source;
- 3-3 - информационный блок;- 3-3 - information block;
- 3-4 - модулятор;- 3-4 - modulator;
- 3-5 - усилитель мощности;- 3-5 - power amplifier;
- 3-6 - линия задержки;- 3-6 - delay line;
- 3-7 - индикатор мощности на выходе преобразователя;- 3-7 - power indicator at the converter output;
- 3-8 - передающее каналообразующее устройство;- 3-8 - transmitting channel-forming device;
- 3-9 - источник питания.- 3-9 - power source.
«Система связи сверхнизкочастотного и крайненизкочастотного диапазонов с глубокопогруженными и удаленными объектами» представленная на фиг. 1 содержит передающую антенну длиной LАНТЕННЫ состоящую: из блока управления передающей антенной сверхнизкочастотного и крайненизкочастотного диапазонов - 1; первой, второй, третьей, …, и N-ой радиостанций радиорелейной связи - 21, 22, 23, …, 2N; первого, второго, третьего, …, и N-ого преобразователей - 31, 32, 33, …, 3N; первого, второго, третьего, …, и N-ого заземлителей - 41, 42, 43, …, 4N; двухобмоточного трансформатора источника энергии в каждом из N дипольных источников - Tp.1; N дипольных источников длиной каждый в виде отрезка подземного неэкранированного кабеля, прокладываемого в поверхностном слое на глубине hГЛУБИНА и питаемого двухобмоточным трансформатором Тр.1 в средней части длины дипольного источника, при этом выход блока управления передающей антенной сверхнизкочастотного и крайненизкочастотного диапазонов 1 соединен с входом первой радиорелейной станцией 21, выход первой радиорелейной станции 21 соединен с входом блока управления передающей антенной сверхнизкочастотного и крайненизкочастотного диапазонов 1; дуплексный радиоканал через воздушную среду соединяет первую радиорелейную станцию 21 со второй радиорелейной станцией 22, выход второй радиорелейной станцией 22 соединен параллельно с входом первого преобразователя 31 и с входом третьей радиорелейной станцией 23, выход третьей радиорелейной станцией 23 соединен с входом второй радиорелейной станцией 22, первый выход первого преобразователя 31 соединен с клеммой «а» первичной обмотки двухобмоточного трансформатора Тр.1, клемма «б» первичной обмотки двухобмоточного трансформатора Тр.1 заземлена, клемма «с» вторичной обмотки двухобмоточного трансформатора Тр.1 соединена с первым заземлителем 41 через отрезок подземного неэкранированного кабеля длиной равной половине длины первого дипольного источника , прокладываемого в поверхностном слое на глубине hГЛУБИНА, клемма «д» вторичной обмотки двухобмоточного трансформатора Тр.1 соединена со вторым заземлителем 42 через отрезок подземного неэкранированного кабеля длиной равной половине длины первого дипольного источника ( ДИПОЛЯ/2), прокладываемого в поверхностном слое на глубине hГЛУБИНА, второй выход первого преобразователя 31 соединен со входом второй радиорелейной станцией 22; дуплексный радиоканал через воздушную среду соединяет третью радиорелейную станцию 23 с четвертой радиорелейной станцией 24, выход четвертой радиорелейной станцией 24 соединен параллельно с входом второго преобразователя 32 и с входом пятой радиорелейной станцией 25, выход пятой радиорелейной станцией 25 соединен с входом четвертой радиорелейной станцией 24, первый выход второго преобразователя 32 соединен с клеммой «а» первичной обмотки второго двухобмоточного трансформатора Тр.2, клемма «б» первичной обмотки второго двухобмоточного трансформатора Тр.2 заземлена, клемма «с» вторичной обмотки второго двухобмоточного трансформатора Тр.2 соединена с третьим заземлителем 43 через отрезок подземного неэкранированного кабеля длиной равной половине длины второго дипольного источника ( ДИПОЛЯ/2), прокладываемого в поверхностном слое на глубине hГЛУБИНА, клемма «д» вторичной обмотки второго двухобмоточного трансформатора Тр.2 соединена с четвертым заземлителем 44 через отрезок подземного неэкранированного кабеля длиной равной половине длины второго дипольного источника ( ДИПОЛЯ/2), прокладываемого в поверхностном слое на глубине hГЛУБИНА, второй выход второго преобразователя 32 соединен со входом четвертой радиорелейной станцией 24; дуплексный радиоканал через воздушную среду соединяет N-1 радиорелейную станцию 2N-1 с N-ой радиорелейной станцией 2N, выход N-ой радиорелейной станцией 2N соединен с входом N-ого преобразователя 3N, первый выход N-ого преобразователя 3N соединен с клеммой «а» первичной обмотки N-ого двухобмоточного трансформатора Tp.N, клемма «б» первичной обмотки N-ого двухобмоточного трансформатора Tp.N заземлена, клемма «с» вторичной обмотки N-ого двухобмоточного трансформатора Tp.N соединена с N-1 заземлителем 4N-1 через отрезок подземного неэкранированного кабеля длиной равной половине длины N дипольного источника ( ДИПОЛЯ/2), прокладываемого в поверхностном слое на глубине hГЛУБИНА, клемма «д» вторичной обмотки N-ого двухобмоточного трансформатора Tp.N соединена с N-ым заземлителем 4N через отрезок подземного неэкранированного кабеля длиной равной половине длины N дипольного источника ( ДИПОЛЯ/2), прокладываемого в поверхностном слое на глубине hГЛУБИНА, второй выход N преобразователя 3N соединен со входом N-ой радиорелейной станцией 2N.The “Communication System of the Ultra-Low-Frequency and Extreme-Low-Frequency Bands with Deeply Submerged and Remote Objects” presented in FIG. 1 contains a transmitting antenna with a length of L ANTENNA consisting of: from a control unit for a transmitting antenna of the ultra-low-frequency and ultra-low-frequency ranges - 1; the first, second, third, ..., and N-th radio relay stations - 2 1 , 2 2 , 2 3 , ..., 2 N ; first, second, third, ..., and N-th converters - 3 1 , 3 2 , 3 3 , ..., 3 N ; the first, second, third, ..., and N-th grounding conductors - 4 1 , 4 2 , 4 3 , ..., 4 N ; double-winding transformer of an energy source in each of N dipole sources - Tp.1; N dipole sources long each in the form of a segment of an underground unshielded cable laid in the surface layer at a depth of h DEPTH and fed by a double-winding transformer Tr.1 in the middle part of the length of the dipole source, while the output of the control unit of the transmitting antenna of the ultra-low-frequency and ultra-low-frequency ranges 1 is connected to the input of the first radio relay station 2 1 , the output of the first radio relay station 2 1 is connected to the input of the control unit of the transmitting antenna of the ultra-low-frequency and ultra-low-frequency ranges 1; a duplex radio channel through the air connects the first radio relay station 2 1 with the second radio relay station 2 2 , the output of the second radio relay station 2 2 is connected in parallel with the input of the first converter 3 1 and with the input of the third radio relay station 2 3 , the output of the third radio relay station 2 3 is connected with the input the second radio relay station 2 2 , the first output of the first converter 3 1 is connected to the terminal “a” of the primary winding of the double-winding transformer Tr.1, terminal “b” of the primary winding of the double-winding transformer Tr.1 grounded, terminal “c” of the secondary winding of the double-winding transformer Tr.1 connected to the first ground electrode 4 1 through a piece of underground unscreened cable with a length equal to half the length of the first dipole source laid in the surface layer at a depth of h DEPTH , terminal “d” of the secondary winding of the double-winding transformer Tr.1 is connected to the second ground electrode 4 2 through a segment of an underground unscreened cable with a length equal to half the length of the first dipole source ( DIPOLA / 2), laid in the surface layer at a depth h DEPTH , the second output of the first transducer 3 1 is connected to the input of the second radio relay station 2 2 ; a duplex radio channel through the air connects the third radio relay station 2 3 with the fourth radio relay station 2 4 , the output of the fourth radio relay station 2 4 is connected in parallel with the input of the second converter 3 2 and with the input of the fifth radio relay station 2 5 , the output of the fifth radio relay station 2 5 is connected with the input fourth radio relay station 2 4, a first output of the second transducer 3 2 is connected to a terminal "a" of the primary winding of the second transformer Tr.2 two winding, terminal "b" of the second primary winding dvuhobmotochnog Tr.2 transformer earthed terminal "c" Tr.2 second two winding transformer secondary winding is connected to a third earthing March 4 through underground unshielded segment of the second dipole source equal to half the length of the length ( DIPOLA / 2), laid in the surface layer at a depth of h DEPTH , terminal “d” of the secondary winding of the second double-winding transformer Tr.2 is connected to the fourth ground electrode 4 4 through a piece of underground unscreened cable with a length equal to half the length of the second dipole source ( DIPOLE / 2), laid in the surface layer at a depth of h DEPTH , the second output of the second transducer 3 2 is connected to the input of the fourth radio relay station 2 4 ; a duplex radio channel through the air connects the N-1 radio relay station 2 N-1 with the N-th radio relay station 2 N , the output of the N-th radio relay station 2 N is connected to the input of the N-th converter 3 N , the first output of the N-th converter 3 N connected to terminal “a” of the primary winding of the Nth double winding transformer Tp.N, terminal “b” of the primary winding of the Nth double winding transformer Tp.N is grounded, terminal “c” of the secondary winding of the Nth double winding transformer Tp.N is connected to N -1 earthing 4 N-1 through underground unshielded segment cab A length equal to half the length N of the dipole source ( DIPOLA / 2), laid in the surface layer at a depth of h DEPTH , terminal “d” of the secondary winding of the N-th double winding transformer Tp.N is connected to the N-th ground electrode 4 N through a piece of underground unscreened cable with a length equal to half the length N of the dipole source ( DIPOLE / 2), laid in the surface layer at a depth of h DEPTH , the second output N of the converter 3 N is connected to the input of the N-th radio relay station 2 N.
На фиг. 2 блок управления передающей антенной сверхнизкочастотного и крайненизкочастотного диапазонов содержащий пульт управления каналами несущей частоты, информацией и метода передачи информации 1-1, задающий генератор рабочей частоты излучения передающей антенны 1-2; первый усилитель 1-3, блок информационного канала 1-4, второй усилитель 1-5, передающее каналообразующее устройство (вторичная сеть) 1-6, индикатор работы каждого из N дипольных источников 1-7, приемное каналообразующее устройство (вторичная сеть) 1-8; источник питания 1-9, при этом пульт управления каналами несущей частоты, информацией и метода передачи информации 1-1 соединен первым выходом с входом задающего генератора рабочей частоты излучения передающей антенны 1-2, выход задающего генератора рабочей частоты излучения передающей антенны 1-2 соединен параллельно со вторым входом индикатора работы каждого из N дипольных источников 1-7, а через первый усилитель 1-3 с первым входом передающего каналообразующего устройства (вторичная сеть) 1-6; второй выход пульта управления каналами несущей частоты, информацией и метода передачи информации 1-1 соединен параллельно с первым входом индикатора работы каждого из N дипольных источников 1-7 и со вторым входом передающего каналообразующего устройства (вторичная сеть) 1-6; третий выход пульта управления каналами несущей частоты, информацией и метода передачи информации 1-1 соединен параллельно с третьим входом индикатора работы каждого из N дипольных источников 1-7 и через второй усилитель 1-5 с третьим входом передающего каналообразующего устройства (вторичная сеть) 1-6; выход передающего каналообразующего устройства (вторичная сеть) 1-6 соединен с выходом блока управления передающей антенной сверхнизкочастотного и крайненизкочастотного диапазонов 1; вход блока управления передающей антенной сверхнизкочастотного и крайненизкочастотного диапазонов 1 соединен через приемное каналообразующее устройство (вторичная сеть) 1-8 с входом индикатора работы каждого из N дипольных источников 1-7; источник питания 1-9 соединен со всеми узлами блока управления передающей антенной сверхнизкочастотного и крайненизкочастотного диапазонов 1.In FIG. 2, a control unit for a transmitting antenna of the ultra-low-frequency and ultra-low-frequency ranges, comprising a control panel for the channels of the carrier frequency, information and information transmission method 1-1, defining a generator for the operating frequency of the radiation of the transmitting antenna 1-2; the first amplifier 1-3, the block of the information channel 1-4, the second amplifier 1-5, the transmitting channel-forming device (secondary network) 1-6, the operation indicator of each of the N dipole sources 1-7, the receiving channeling device (secondary network) 1- 8; a power source 1-9, while the control channel of the carrier frequency channels, information and information transmission method 1-1 is connected by the first output to the input of the master oscillator of the operating frequency of the radiation of the transmitting antenna 1-2, the output of the master oscillator of the working frequency of the radiation of the transmitting antenna 1-2 is connected in parallel with the second input of the operation indicator of each of the N dipole sources 1-7, and through the first amplifier 1-3 with the first input of the transmitting channel-forming device (secondary network) 1-6; the second output of the control channel of the carrier frequency channels, information and information transmission method 1-1 is connected in parallel with the first input of the operation indicator of each of the N dipole sources 1-7 and with the second input of the transmitting channelization device (secondary network) 1-6; the third output of the control channel of the carrier frequency channels, information and information transmission method 1-1 is connected in parallel with the third input of the operation indicator of each of the N dipole sources 1-7 and through the second amplifier 1-5 with the third input of the transmitting channelization device (secondary network) 1- 6; the output of the transmitting channel-forming device (secondary network) 1-6 is connected to the output of the control unit of the transmitting antenna of the ultra-low-frequency and ultra-low-frequency ranges 1; the input of the control unit of the transmitting antenna of the ultra-low-frequency and ultra-low-frequency ranges 1 is connected through a receiving channel-forming device (secondary network) 1-8 to the input of the operation indicator of each of the N dipole sources 1-7; the power source 1-9 is connected to all nodes of the control unit of the transmitting antenna of the ultra-low-frequency and ultra-low-frequency ranges 1.
На фиг. 3 каждый с первого по N-ый преобразователь дипольного источника 3N содержит приемное каналообразующее устройство (вторичная сеть) 3-1, задающий генератор рабочей частоты излучения дипольного источника 3-2, информационный блок 3-3, модулятор 3-4, усилитель мощности 3-5, линия задержки 3-6, индикатор мощности на выходе преобразователя 3-7, передающее каналообразующее устройство 3-8, источник питания 3-8, при этом вход преобразователя дипольного источника 3N соединен с входом приемного каналообразующего устройства (вторичная сеть) 3-1; первый выход приемного каналообразующего устройства (вторичная сеть) 3-1 соединен через задающий генератор рабочей частоты излучения дипольного источника 3-2 с первым входом модулятора 3-4; второй выход приемного каналообразующего устройства (вторичная сеть) 3-1 соединен через второй вход информационного блока 3-3 со вторым входом модулятора 3-4; третий выход приемного каналообразующего устройства (вторичная сеть) 3-1 соединен с первым входом информационного блока 3-3; выход модулятора 3-4 через первый вход усилителя мощности 3-5 через линию задержки 3-6 соединен параллельно с первым выходом преобразователя дипольного источника 3N, а через индикатор мощности на выходе преобразователя 3-7 со вторым входом усилителя мощности 3-5; выход усилителя мощности 3-5 соединен через передающее каналообразующее устройство 3-8 со вторым выходом преобразователь дипольного источника 3N.In FIG. 3, each from the first to the N-th converter of the dipole source 3 N contains a receiving channel-forming device (secondary network) 3-1, which defines the generator of the working frequency of the radiation of the dipole source 3-2, information block 3-3, modulator 3-4, power amplifier 3 -5, delay line 3-6, the power indicator at the output of the converter 3-7, the transmitting channel forming device 3-8, the power supply 3-8, while the input of the converter of the dipole source 3 N is connected to the input of the receiving channeling device (secondary network) 3 -one; the first output of the receiving channelization device (secondary network) 3-1 is connected through a master oscillator of the operating frequency of the radiation of the dipole source 3-2 with the first input of the modulator 3-4; the second output of the receiving channelization device (secondary network) 3-1 is connected through the second input of the information block 3-3 with the second input of the modulator 3-4; the third output of the receiving channelization device (secondary network) 3-1 is connected to the first input of the information block 3-3; the output of the modulator 3-4 through the first input of the power amplifier 3-5 through the delay line 3-6 is connected in parallel with the first output of the converter of the dipole source 3 N , and through the power indicator at the output of the converter 3-7 with the second input of the power amplifier 3-5; the output of the power amplifier 3-5 is connected through a transmitting channel-forming device 3-8 with the second output of the converter of the dipole source 3 N.
Принцип действия «Системы связи сверхнизкочастотного (СНЧ) и крайненизкочастотного (КНЧ) диапазонов с глубокопогруженными и удаленными объектами» состоит в следующем. Система связи на берегу содержит антенную систему (фиг. 1), представляющую подземный протяженный изолированный от земли, как проводящей среды, проводник длиной LАНТЕННЫ. Этот протяженный проводник разделен на N дипольных источников длинной каждый, независимо работающих друг от друга, но по общей программе, задаваемой из единого центра блоком управления передающей антенной сверхнизкочастотного и крайненизкочастотного диапазонов - 1 для всех N дипольных источников с использованием радиорелейного канала, как принадлежность каждого дипольного источника. Глубина прокладки изолированного кабеля в грунте соответствует условиям грунта и равна hГЛУБИНА.The principle of operation of the “Communication system of ultra-low-frequency (VLF) and ultra-low-frequency (ELF) ranges with deeply immersed and remote objects” is as follows. The communication system on the shore contains an antenna system (Fig. 1), which represents an underground long conductor, isolated from the earth, as a conductive medium, with a length of L ANTENNA . This extended conductor is divided into N dipole sources of long each, independently working from each other, but according to a common program set from a single center by the control unit of the transmitting antenna of the ultra-low-frequency and ultra-low-frequency ranges - 1 for all N dipole sources using a radio relay channel, as an accessory of each dipole source. The depth of the insulated cable laying in the soil corresponds to the soil conditions and is equal to h DEPTH .
На основании фиг. 1 блоком управления передающей антенной СНЧ и КНЧ диапазонов - 1 задается программа работы на излучения передающей антенне, которая состоит из N дипольных источников. Причем трасса всех N дипольных источников прямолинейна с отклонениями связанными с преодолением препятствий: водных преград, населенных пунктов, горных особенностей. Учитывая, что длина волны в самом верхнем диапазоне на 300 Гц составляет 1000 км, отклонения от прямолинейности трассы в пределах 10, …, 50 км не окажет влияние на диаграмму направленности рамочной антенны, которой представляются все дипольные источники. Дипольные источники электромагнитного поля КНЧ и СНЧ диапазонов используют землю в качестве обратного провода, в котором протекает IОБ обратный ток на глубинескин-слоя (), как цепи для протекания антенного тока диполей. Диаграмма направленности антенны в пределах 60° формируется суммарным током всех N дипольных источников.Based on FIG. 1, the control unit for the transmitting antenna of the ELF and ELF ranges - 1 sets the program of work on the radiation of the transmitting antenna, which consists of N dipole sources. Moreover, the route of all N dipole sources is straightforward with deviations associated with overcoming obstacles: water barriers, settlements, mountain features. Given that the wavelength in the uppermost range at 300 Hz is 1000 km, deviations from the straightness of the path within 10, ..., 50 km will not affect the radiation pattern of the loop antenna, which represents all dipole sources. The dipole sources of the electromagnetic field of the ELF and ELF ranges use the earth as a return wire, in which I OB returns the current at the depth of the skin layer ( ), as a circuit for the flow of antenna current dipoles. The antenna pattern within 60 ° is formed by the total current of all N dipole sources.
Управление излучением передающей антенны, состоящей из N дипольных источников осуществляется с пульта управления каналами несущей частоты, информацией и метода передачи информации 1-1 блок управления передающей антенной 1 (фиг. 2). С пульта управления 1-1 задается рабочая частота, поступает информация и метод кодирования при модуляции несущей частоты. В современных условиях развития технических средств и методов доведения информации до потребителя существует много методов реализации информационных преобразований. Однако, учитывая очень низкие частоты возможна передача данных при кодировании следующими методами: частотный и широтно-импульсный. Поэтому с пульта управления 1-1 задается режим кодирования по его второму выходу на второй вход передающего каналообразующего устройства (вторичная сеть) 1-6. По первому выходу пульта управления 1-1 определяется код рабочей частоты fРАБ настройки задающего генератора рабочей частоты излучения передающей антенны 1-2. Рабочая частота fРАБ задающего генератора 1-2 поступает через первый усилитель 1-3 на первый вход передающего каналообразующего устройства (вторичная сеть) 1-6, и далее, по каналам радиорелейной связи (фиг. 1) для настройки задающих генераторов рабочей частоты излучения дипольных источников 3-2 (фиг. 3). Работа каждого из N задающих генераторов рабочей частоты излучения дипольных источников 3-2 контролируется в блоке контроля рабочих частот возбуждаемых в каждом преобразователе дипольного источника 3N за счет сравнения частоты по второму входу индикатора работы каждого из N дипольных источников 1-7 с частотой задающего генератора в блоке управления рабочей частоты излучения передающей антенны 1-2 (фиг. 2).The radiation of the transmitting antenna, consisting of N dipole sources, is controlled from the control panel of the carrier frequency channels, information and information transmission method 1-1, the control unit of the transmitting antenna 1 (Fig. 2). The operating frequency is set from the control panel 1-1, information and an encoding method are received when modulating the carrier frequency. In modern conditions of development of technical means and methods of bringing information to the consumer, there are many methods for implementing information transformations. However, given the very low frequencies, data can be transmitted during encoding using the following methods: frequency and pulse-width. Therefore, from the control panel 1-1, the coding mode is set for its second output to the second input of the transmitting channel forming device (secondary network) 1-6. The first output of the control panel 1-1 determines the code of the operating frequency f RAB settings of the master oscillator operating frequency of the radiation of the transmitting antenna 1-2. The operating frequency f RAB of the master oscillator 1-2 passes through the first amplifier 1-3 to the first input of the transmitting channel-forming device (secondary network) 1-6, and then, via radio relay channels (Fig. 1) to configure the master oscillators of the working frequency of the dipole radiation sources 3-2 (Fig. 3). The operation of each of the N master oscillators of the operating frequency of the radiation of dipole sources 3-2 is controlled in the control unit of the operating frequencies of the 3 N dipole sources excited in each converter, by comparing the frequency of the second input of the operation indicator of each of the N dipole sources 1-7 with the frequency of the master oscillator the control unit operating frequency radiation of the transmitting antenna 1-2 (Fig. 2).
По третьему выходу пульта управления каналами несущей частоты, информацией и метода передачи информации 1-1 в блоке управления передающей антенной сверхнизкочастотного и крайненизкочастотного диапазонов (фиг. 2) поступает команда о начале передачи информации с информационного блока 1-4. Информация поступает для передачи по радиоканалам СНЧ и КНЧ через передающую антенну (фиг. 1). Эта информация поступает с выхода информационного блока 1-4 на вход второго усилителя 1-5 и, через него на третий вход передающего каналообразующего устройства 1-6 и далее на выход блока управления передающей антенной 1 с последующей передачей по радиоканалам радиорелейной связи на вход преобразователя 3N (фиг. 1 и фиг. 3). Параллельно с выхода информационного блока 1-4 информация поступает на третий вход индикатора работы каждого из N дипольных источников 1-7 (фиг. 2), где сравнивается с информацией, поступающей по входу блок управления передающей антенной СНЧ и КНЧ диапазонов через приемное каналообразующее устройство 1-8, таким образом, обеспечивается контроль передаваемой информации каждым из N дипольных источников за счет использования обратной связи в каналах радиорелейных. Источник питания 1-9 может быть выполнен использованием стационарных солнечных батарей, учитывая, что передающая антенна образуется как сумма маломощных дипольных источников и располагается в удаленных от населенных пунктов районах.The third output of the control channel of the carrier frequency channels, information and the method of transmitting information 1-1 in the control unit of the transmitting antenna of the ultra-low-frequency and ultra-low-frequency ranges (Fig. 2) receives a command to start transmitting information from the information block 1-4. Information is received for transmission over the RF and ELF radio channels through a transmitting antenna (Fig. 1). This information comes from the output of the information block 1-4 to the input of the second amplifier 1-5 and, through it, to the third input of the transmitting channel forming device 1-6 and then to the output of the control unit of the transmitting
По каналам радиорелейной связи 21, 22, 23, 24, 25, …, 2N (фиг. 1) данные по частоте, методу кодировании и информации поступают от блока управления передающей антенной 1 (фиг. 2) на каждый из N преобразователей дипольных источников с первого 31 по N-ый - 3N. Результаты работы преобразователей в виде данных по частоте, методу кодировании и информации поступают в блок управления передающей антенной 1 по обратным каналам радиорелейной связи, для их обработки и доведения работы всей длинны передающей антенны в требуемый режим. Таким образом, обратный канал радиорелейной связи позволяет синхронизировать работу всех дипольных источников и представлять антенную систему как единую излучающую систему.Via radio-
Поступающая информация по режиму работы каждого из блока управления передающей антенной 1 с первого по N-ый (3N) преобразователей позволяет провести настройку каждого преобразователя в рабочий режим по данным блока управления передающей антенной 1. Так по входу преобразователя, например, 3N (фиг. 3) поступают данные по частоте, методу кодировании и информации через приемное каналообразующее устройство 3-1, последнее обеспечивает разделение данных по трем своим выходам. По первому выходу приемного каналообразующего устройства 3-1 поступает рабочая частота fРАБ (возможно код рабочей частоты) для запуска задающего генератора рабочей частоты fРАБ излучения дипольного источника 3-2. По второму выходу приемного каналообразующего устройства 3-1 поступает информация на второй вход информационного блока 3-3. Одновременно по первому входу информационного блока 3-3 поступает информация о методе кодирования через третий выход приемного каналообразующего устройства 3-1. Информационный блок 3-3 кодирует информацию по заданному коду и на выходе обеспечивает модуляцию рабочей частоты fРАБ по второму входу модулятора 3-4, по первому входу которого поступает рабочая частота fРАБ с выхода генератора 3-2. Таким образом, сформирован радиосигнал излучения, т.е. рабочая частота, модулированная информационными данными по закону кодирования. С выхода модулятора 3-4 радиосигнал поступает на усилитель мощности 3-5, коэффициент усиления которого контролируется через второй вход усилителя мощности 3-5 обратной связью напряжением с первого выхода преобразователя дипольного источника 3N через индикатор мощности на выходе преобразователя 3-7. Выход усилителя мощности 3-5 соединен параллельно через линию задержки 3-6 с первым выходом преобразователя дипольного источника 3N, а через передающее каналообразующее устройство 3-8 со вторым выходом преобразователя дипольного источника 3N. Линия задержки 3-6 обеспечивает согласованный режим для тока всех дипольных источников. Настройку линий задержки 3-6 в каждом дипольном излучателе производят на стадии разработки проекта по параметрам соотношения скорости распространения электромагнитного поля в воздушной среде и в передающей антенне. Это соотношение будет влиять на диаграмму направленности передающей антенны, приводя ее из поперечного излучения к продольному. Источник питания 3-9 может быть выполнен использованием стационарных солнечных батарей, учитывая, что передающая антенна образуется как сумма маломощных дипольных источников и располагается в удаленных от населенных пунктов районах.The incoming information on the operating mode of each of the transmitting
Первый выход преобразователя дипольного источника, например, 31 соединен с клеммой «а» первичной обмотки двухобмоточного трансформатора Тр.1, а клемма «б» этой обмотки заземлена (фиг. 1). Вторичная обмотка двухобмоточного трансформатора включена в среднюю часть дипольного источника длиной ДИПОЛЯ. При этом клемма «с» вторичной обмотки двухобмоточного трансформатора Тр.1 соединена с первым заземлителем 41 через отрезок подземного неэкранированного кабеля длиной равной половине длины первого дипольного источника ( ДИПОЛЯ/2), прокладываемого в поверхностном слое на глубине hГЛУБИНА, клемма «д» вторичной обмотки двухобмоточного трансформатора Тр.1 соединена со вторым заземлителем 42 через отрезок подземного неэкранированного кабеля длиной равной половине длины первого дипольного источника ( ДИПОЛЯ/2), прокладываемого в поверхностном слое на глубине hГЛУБИНА. Энергия электрического тока сформированного на выходе преобразователя 31 протекая по первичной обмотки Тр.1, возбуждает электрический ток во вторичной обмотки трансформатора Тр.1. Этот ток протекает по рамке, образованной электродвижущей силой вторичной обмотки Тр.1 между клеммами «с-д» дипольным источником. Ток течет от клеммы «с» через отрезок подземного кабеля длиной ДИПОЛЯ/2 до заземлителя 41, далее в земной среде на глубине скин-слоя к заземлителю 42 и далее от заземлителя 42 по отрезку подземного кабеля длиной к клемме «д». Таким образом, возбуждается ток во всех дипольных источниках собственным для каждого диполя преобразователем.The first output of the converter of the dipole source, for example, 3 1 is connected to the terminal “a” of the primary winding of the double-winding transformer Tr.1, and the terminal “b” of this winding is grounded (Fig. 1). The secondary winding of a double-winding transformer is included in the middle part of a dipole source with a length of DIPOLE . At the same time, terminal “c” of the secondary winding of the double-winding transformer Tr. 1 is connected to the first ground electrode 4 1 through a length of underground unshielded cable equal to half the length of the first dipole source ( DIPOLA / 2), laid in the surface layer at a depth h DEPTH , terminal “d” of the secondary winding of the double-winding transformer Tr.1 is connected to the second ground electrode 4 2 through a piece of underground unscreened cable with a length equal to half the length of the first dipole source ( DIPOLE / 2), laid in the surface layer at a depth h DEPTH . The energy of the electric current generated at the output of the
Одновременно второй выход первого преобразователя 31 (фиг. 1) соединен со входом второй радиорелейной станцией 22 дуплексный радиоканал через воздушную среду соединяет радиорелейную станцию 22 с первой радиорелейной станцией 21, чем обеспечивается передача параметров излучения первого дипольного источника на блока управления передающей антенной 1. Подобным образом происходит возбуждение всех дипольных источников передающей антенны и контроль их по параметрам излучения.At the same time, the second output of the first converter 3 1 (Fig. 1) is connected to the input of the second
Прием и регистрация излучения, создаваемого СНЧ-КНЧ-антенной системой, осуществляются с помощью буксируемой кабельной антенны, антенного усилителя и приемника СНЧ-КНЧ-диапазона, находящихся на борту подводного объекта,The reception and registration of radiation generated by the ELF-ELF antenna system is carried out using a towed cable antenna, antenna amplifier and receiver of the ELF-ELF range, located on board the underwater object,
В качестве проводника антенной системы можно использовать изолированный от земли кабель. Расчеты параметров изолированного проводника различного сечения представлены в таблице приведенной ниже.An earth-insulated cable can be used as a conductor for the antenna system. Calculations of the parameters of an insulated conductor of various cross sections are presented in the table below.
Из таблицы видно, что при длине секции подземного кабеля 25 км волновое сопротивление равно 280 Ом при токе в 10 А напряжение в кабеле будет около 3000 В. При таком напряжении работает кабель КПК - кабель подводный коаксиальный. Если заложить производство кабеля без экрана, то его можно использовать в качестве секций в рассмотренной антенной системе - «Системе связи сверхнизкочастотного и крайненизкочастотного диапазона с глубокопогруженными и удаленными объектами»The table shows that with an underground cable section length of 25 km, the wave impedance is 280 Ohms at a current of 10 A, the voltage in the cable will be about 3000 V. At this voltage, the PDA cable works - underwater coaxial cable. If you lay down the production of a cable without a screen, then it can be used as sections in the considered antenna system - “Communication system of the ultra-low-frequency and ultra-low-frequency ranges with deeply immersed and remote objects”
Таким образом, можно определить глубину протекания тока равную скин-слою для установленной проводимости земли размещения заземлителей и минимальное расстояние между заземлителями. Так на частоте 3 Гц скин-слой для σ=10-4⋅См/м, будет равен Следовательно расстояние между заземлителями в каждом дипольном источнике должно превышать двойную сумму скин-слоя, т.е. значительно больше 22 километров. При этом, глубина протекания обратного тока антенной системы будет 11 км.Thus, it is possible to determine the depth of current flow equal to the skin layer for the installed conductivity of the ground of the location of the ground electrodes and the minimum distance between the ground electrodes. So, at a frequency of 3 Hz, the skin layer for σ = 10 -4 ⋅ cm / m will be equal to Therefore, the distance between the ground electrodes in each dipole source must exceed the double sum of the skin layer, i.e. significantly more than 22 kilometers. At the same time, the depth of the reverse current flow of the antenna system will be 11 km.
Авторам неизвестны технические решения из области радиосвязи, содержащие признаки, эквивалентные отличительным признакам заявленного устройства. Авторам неизвестны технические решения из других областей техники, обладающие свойствами заявленного техничего объекта изобретения. Таким образом, заявленное техническое решение, по мнению авторов, обладает критерием существенных признаков.The authors are not aware of technical solutions from the field of radio communications containing features equivalent to the distinguishing features of the claimed device. The authors are not aware of technical solutions from other areas of technology having the properties of the claimed technical object of the invention. Thus, the claimed technical solution, according to the authors, has the criterion of essential features.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015141785A RU2611603C1 (en) | 2015-10-01 | 2015-10-01 | Communication system of very low and extremely low frequency range with deep-seated and distant objects |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015141785A RU2611603C1 (en) | 2015-10-01 | 2015-10-01 | Communication system of very low and extremely low frequency range with deep-seated and distant objects |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2611603C1 true RU2611603C1 (en) | 2017-02-28 |
Family
ID=58459084
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015141785A RU2611603C1 (en) | 2015-10-01 | 2015-10-01 | Communication system of very low and extremely low frequency range with deep-seated and distant objects |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2611603C1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2692931C1 (en) * | 2018-07-10 | 2019-06-28 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Балтийский федеральный университет имени Иммануила Канта" (БФУ им. И. Канта) | Communication system of ultra-low frequency and ultra-rare-frequency bands with deep-loaded and remote objects -7 |
RU2693060C1 (en) * | 2018-07-10 | 2019-07-01 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Балтийский федеральный университет имени Иммануила Канта" (БФУ им. И. Канта) | Ultra-low frequency and ultra-rare-frequency communication system with deep-loaded and remote objects-8 |
RU2766153C1 (en) * | 2020-10-30 | 2022-02-08 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Балтийский федеральный университет имени Иммануила Канта" (БФУ им. И. Канта) | System for communication of the very-low-frequency and ultra-low-frequency range with deep-submerged and remote objects |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3715711A (en) * | 1970-09-14 | 1973-02-06 | Dynamics Corp Massa Div | High power,low frequency underwater transducer array |
EP0219340A2 (en) * | 1985-10-14 | 1987-04-22 | Gec Avionics Limited | Acoustic direction finder for use as an active responder |
RU2361364C2 (en) * | 2007-06-18 | 2009-07-10 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Мурманский государственный технический университет | Method of two-way communication with underwater object |
RU2440678C2 (en) * | 2009-12-28 | 2012-01-20 | Учреждение Российской академии наук Полярный геофизический институт Кольского научного центра РАН (ПГИ КНЦ РАН) | Method of long-range radio communication with underwater object |
RU2536836C1 (en) * | 2013-07-01 | 2014-12-27 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Специальное конструкторское бюро средств автоматизации морских исследований Дальневосточного отделения Российской академии наук (СКБ САМИ ДВО РАН) | System for parametric reception of hydrophysical and geophysical waves in marine environment |
-
2015
- 2015-10-01 RU RU2015141785A patent/RU2611603C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3715711A (en) * | 1970-09-14 | 1973-02-06 | Dynamics Corp Massa Div | High power,low frequency underwater transducer array |
EP0219340A2 (en) * | 1985-10-14 | 1987-04-22 | Gec Avionics Limited | Acoustic direction finder for use as an active responder |
RU2361364C2 (en) * | 2007-06-18 | 2009-07-10 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Мурманский государственный технический университет | Method of two-way communication with underwater object |
RU2440678C2 (en) * | 2009-12-28 | 2012-01-20 | Учреждение Российской академии наук Полярный геофизический институт Кольского научного центра РАН (ПГИ КНЦ РАН) | Method of long-range radio communication with underwater object |
RU2536836C1 (en) * | 2013-07-01 | 2014-12-27 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Специальное конструкторское бюро средств автоматизации морских исследований Дальневосточного отделения Российской академии наук (СКБ САМИ ДВО РАН) | System for parametric reception of hydrophysical and geophysical waves in marine environment |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2692931C1 (en) * | 2018-07-10 | 2019-06-28 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Балтийский федеральный университет имени Иммануила Канта" (БФУ им. И. Канта) | Communication system of ultra-low frequency and ultra-rare-frequency bands with deep-loaded and remote objects -7 |
RU2693060C1 (en) * | 2018-07-10 | 2019-07-01 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Балтийский федеральный университет имени Иммануила Канта" (БФУ им. И. Канта) | Ultra-low frequency and ultra-rare-frequency communication system with deep-loaded and remote objects-8 |
RU2766153C1 (en) * | 2020-10-30 | 2022-02-08 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Балтийский федеральный университет имени Иммануила Канта" (БФУ им. И. Канта) | System for communication of the very-low-frequency and ultra-low-frequency range with deep-submerged and remote objects |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US3670247A (en) | Method and device for radiating megametric radio waves | |
RU2626070C1 (en) | Communication system of ultra-low frequency and extremely-frequency range with deep-seated and remote objects - 6 | |
US20100311325A1 (en) | Systems and methods for through-the-earth communications | |
Smith | Short low loss AM antenna | |
RU2611603C1 (en) | Communication system of very low and extremely low frequency range with deep-seated and distant objects | |
RU2008136183A (en) | ELECTROMAGNETIC EXPLORATION | |
RU2567181C1 (en) | System for very low-frequency and extremely low-frequency communication with deep-sunk and remote objects - 1 | |
JP6471382B2 (en) | Magnetic wave antenna and magnetic wave communication apparatus using the same | |
RU2608072C1 (en) | Communication system of super low frequency and extremely low frequency ranges with deeply submerged and remote objects | |
RU2659409C1 (en) | Communication system of super low frequency and extremely low frequency ranges with deeply submerged and remote objects | |
CA2957597A1 (en) | Subsurface sensing using guided surface wave modes on lossy media | |
Ralchenko et al. | Coupling of very low frequency through-the-Earth radio signals to elongated conductors | |
Silva et al. | Evaluation of the potential for power line carrier (PLC) to interfere with use of the nationwide differential GPS network | |
Fenwick et al. | Sumberged antenna characteristics | |
RU2692931C1 (en) | Communication system of ultra-low frequency and ultra-rare-frequency bands with deep-loaded and remote objects -7 | |
RU2693060C1 (en) | Ultra-low frequency and ultra-rare-frequency communication system with deep-loaded and remote objects-8 | |
CN102162860A (en) | High-power extremely low frequency and ultralow frequency artificial source electromagnetic method for geological prospecting | |
US2201472A (en) | Communication system | |
Merrill | Some early historical aspects of project sanguine | |
RU2736926C1 (en) | Ultra-low-frequency and extremely low-frequency communication system with deep-loaded and remote objects | |
RU2766153C1 (en) | System for communication of the very-low-frequency and ultra-low-frequency range with deep-submerged and remote objects | |
RU2778738C1 (en) | System for very-low-frequency and ultra-low-frequency range communication with deep-submerged and remote objects | |
CN111209663B (en) | Modeling analysis method and system for equivalent ultra-long wave antenna array of high-voltage power grid | |
Hill | Magnetic dipole excitation of an insulated conductor of finite length | |
RU2590899C2 (en) | Communication system for very low frequency and extremely low frequency range with deeply submerged and remote objects - 2 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20171002 |