RU2666904C1 - Method of two-way long radio communication with the underwater object - Google Patents

Method of two-way long radio communication with the underwater object Download PDF

Info

Publication number
RU2666904C1
RU2666904C1 RU2017119757A RU2017119757A RU2666904C1 RU 2666904 C1 RU2666904 C1 RU 2666904C1 RU 2017119757 A RU2017119757 A RU 2017119757A RU 2017119757 A RU2017119757 A RU 2017119757A RU 2666904 C1 RU2666904 C1 RU 2666904C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
radio
water
ehf
ghz
microwave
Prior art date
Application number
RU2017119757A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Вольдемар Иванович Петросян
Олег Иванович Васин
Алишер Нишанович Исамидинов
Олег Владимирович Бецкий
Валерий Александрович Лепилов
Сергей Вячеславович Власкин
Сергей Александрович Дубовицкий
Евгений Леонидович Мирошниченко
Александр Анатольевич Булавкин
Андрей Анатольевич Кулаков
Сергей Александрович Страшко
Original Assignee
Вольдемар Иванович Петросян
Олег Иванович Васин
Алишер Нишанович Исамидинов
Сергей Вячеславович Власкин
Сергей Александрович Дубовицкий
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Вольдемар Иванович Петросян, Олег Иванович Васин, Алишер Нишанович Исамидинов, Сергей Вячеславович Власкин, Сергей Александрович Дубовицкий filed Critical Вольдемар Иванович Петросян
Priority to RU2017119757A priority Critical patent/RU2666904C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2666904C1 publication Critical patent/RU2666904C1/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B13/00Transmission systems characterised by the medium used for transmission, not provided for in groups H04B3/00 - H04B11/00

Abstract

FIELD: radio engineering and communications.SUBSTANCE: invention relates to the long-range radio communication and can be used in the establishment of two-way communication and navigation without surfacing of the submerged into the aquatic environment object, for example, submarine, with underwater, surface, ground, air objects and space crafts, including when the water surface is covered with ice. In the method of two-way long-distance radio communication with the underwater object of submarine, surface, ground, air objects and space crafts, including when the water and ground surfaces are covered with ice, for the information radio signals reception and transmission using the radio waves with extremely low power density of 10 mcW/cmand below at the aqueous environment radio transparency resonance frequencies in EHF and SHF bands. At that, using the EHF and SHF bands tunable and resonant fixed carriers generators and high-sensitivity radio receivers on the fixed SHF or EHF resonant frequency, transmitting and receiving matched contact and remote directional low-noise antennas and antenna systems, data encoding, decoding and processing means located in the radio signals reception and transmission points on the water environment carrier resonance frequencies: EHF: 50.3; 51.8 GHz and the doubling harmonics: 100.6; 103.6; 150.9; 155.4 GHz.EFFECT: technical result consists in the underwater object with underwater, surface, ground, air and space objects two-way long-distance radio communication method improvement, decrease in the emitted radio waves power, increase in the radio communication information content and secrecy.6 cl, 6 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к дальней радиосвязи и может быть использовано при организации двухсторонней связи и навигации без всплытия погруженного в водную среду объекта, например, подводной лодки, с подводным, надводным, наземным, воздушным объектами и космическими аппаратами, в том числе при покрытии водной поверхности льдами.The invention relates to long-distance radio communications and can be used in the organization of two-way communication and navigation without surfacing an object immersed in the aquatic environment, for example, a submarine, with underwater, surface, ground, airborne objects and spacecraft, including when covering the water surface with ice.

В современных средствах дальней и сверхдальней радиосвязи с подводными (подземными) объектами, действующей в режиме радиопоглощения, используются очень низкочастотные (ОНЧ), сверх-низкочастотные (СНЧ) и крайне-низкочастотные (КНЧ) радиоволны в полосах частот 3-30 кГц, 30-300 Гц и 3-30 Гц, которые соответствуют длинам волн 100 км-10 км, 10000 км-1000 км и 100000 км-10000 км. Сверхдлинные ОНЧ радиоволны с длиной волны свыше 10 километров распространяются в сферическом волноводе Земля-ионосфера [1-3]. Отражаясь от ионосферы, они распространяются за горизонтом на тысячи километров и способны проникать в глубины океанов на глубину скин-слоя. Так например, излучаемые суперпередатчиком мощностью до 2 мегаватт радиоволны в рабочем диапазоне частот 15-60 кГц (длины волн 5 км-20 км) проникают в морскую воду на глубину до 10 метров. Скорость передачи данных в этом случае - до 300 бит/с. Огромные габариты антенн - вот главный тормоз на пути создания и использования ОНЧ радиостанций и ОНЧ радиоволн. Кроме этого, для двусторонней ОНЧ радиосвязи требуется вынос антенн в атмосферу (патенты RU №2108675, №2103824).In modern means of long-distance and ultra-long-range radio communications with underwater (underground) objects operating in the mode of radio absorption, very low-frequency (VLF), ultra-low-frequency (VLF) and extremely low-frequency (ELF) radio waves are used in the frequency bands 3-30 kHz, 30- 300 Hz and 3-30 Hz, which correspond to wavelengths of 100 km-10 km, 10,000 km-1,000 km and 100,000 km-10,000 km. Ultra-long VLF radio waves with a wavelength of more than 10 kilometers propagate in a spherical Earth-ionosphere waveguide [1-3]. Reflecting from the ionosphere, they spread over the horizon for thousands of kilometers and are able to penetrate into the depths of the oceans to the depth of the skin layer. For example, radio waves emitted by a super-transmitter with a power of up to 2 megawatts in the operating frequency range of 15-60 kHz (wavelengths of 5 km-20 km) penetrate into sea water to a depth of 10 meters. The data transfer rate in this case is up to 300 bps. The huge dimensions of the antennas are the main brake on the way of creating and using VLF radio stations and VLF radio waves. In addition, for two-way VLF radio communication, the removal of antennas into the atmosphere is required (patents RU No. 2108675, No. 2103824).

Герцовые СНЧ и КНЧ радиоволны генерируют с помощью электрического разряда мощностью несколько десятков мегаватт (ток через антенну при этом достигает 300 А), который прогоняют через два гигантских «электрода», сконструированных в земле. При таких больших мощностях генерации, мощность излучаемой радиоволны составляет всего 0,5-1 Вт [1]. Антенной в этом случае является сама планета Земля. Герцовые радиоволны распространяются в волноводном канале Земля-ионосфера на десятки тысяч километров, поэтому их можно принять в любой точке поверхности планеты. Длина таких радиоволн сравнима с радиусом Земли, поэтому передающие и приемные антенны в этом случае должны иметь гигантские размеры. Для передачи СНЧ и КНЧ радиоволн используют антенные поля на суше размерами в сотни квадратных километров. Огромные погруженные и протяжные кабельные буксируемые антенные устройства или магнитные рамочные антенны, которые принимают сигналы под водой, имеют меньшие размеры, но они не способны передать герцовые радиоволны из под воды [4]. На частоте около 100 Гц скорость передачи за один сеанс - три знака каждые 5-15 минут. Сигналы поступают прямо из земной коры или со стороны поверхностного скин-слоя океана.Hertz VLF and ELF radio waves are generated by an electric discharge with a power of several tens of megawatts (the current through the antenna reaches 300 A), which is driven through two giant "electrodes" constructed in the ground. With such large generation powers, the power of the emitted radio wave is only 0.5-1 W [1]. The antenna in this case is planet Earth itself. Hertz radio waves propagate in the Earth-ionosphere waveguide channel for tens of thousands of kilometers, so they can be received anywhere on the surface of the planet. The length of such radio waves is comparable with the radius of the Earth, therefore, the transmitting and receiving antennas in this case should have gigantic dimensions. For the transmission of VLF and ELF radio waves, antenna fields on land of hundreds of square kilometers are used. Huge immersed and long cable towed antenna devices or magnetic loop antennas that receive signals under water are smaller, but they are not able to transmit hertz radio waves from under water [4]. At a frequency of about 100 Hz, the transmission speed in one session is three characters every 5-15 minutes. Signals come directly from the earth's crust or from the surface skin layer of the ocean.

Глубину проникновения электромагнитной энергии в воду (или в другую среду) можно рассчитать по формуле:The penetration depth of electromagnetic energy into water (or another medium) can be calculated by the formula:

Figure 00000001
Figure 00000001

где f - частота электромагнитной волны от 3 Гц до 300 Гц;where f is the frequency of the electromagnetic wave from 3 Hz to 300 Hz;

μ - магнитная постоянная, μ=4π⋅10-7 Гн/м; π=3,14;μ is the magnetic constant, μ = 4π⋅10 -7 GN / m; π = 3.14;

σ - удельная электропроводность морской воды от 1 до 4 Сименс на метр (См/м).σ is the electrical conductivity of sea water from 1 to 4 Siemens per meter (S / m).

Используя самые низкие частоты от 3 Гц до 300 Гц (КНЧ и СНЧ), можно получить глубину подводного радиоприема больше 100 м. 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 и распространяться на тысячи километров. 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 [1, 2]. Следует отметить, что гигантские размеры передающих антенн, которые невозможно установить на подводной лодке, не позволяют передавать из под воды СНЧ/КНЧ сигналы.Using the lowest frequencies from 3 Hz to 300 Hz (ELF and ELF), it is possible to obtain a depth of underwater radio reception of more than 100 m. 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 and spread over thousands of kilometers. 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 [1, 2]. It should be noted that the gigantic dimensions of the transmitting antennas, which cannot be installed on a submarine, do not allow transmitting ELF / ELF signals from under water.

Для приема радиосигналов подводным объектом на сверхдлинных радиоволнах в настоящее время применяют погруженные приемные антенны, представляющие собой протяжные кабельные буксируемые антенные устройства или магнитные рамочные антенны [4].To receive radio signals from an underwater object on ultra-long radio waves, submerged receiving antennas are currently used, which are long cable towed antenna devices or magnetic loop antennas [4].

Известны способы дальней радиосвязи с надводными объектами, использующие радиоканалы диапазонов коротких, средних, длинных и сверхдлинных радиоволн и с подводными объектами на сверхнизких и крайне низких частотах [3, 5, 6].Known methods for long-distance radio communications with surface objects using radio channels in the ranges of short, medium, long and ultra-long radio waves and with underwater objects at ultra-low and extremely low frequencies [3, 5, 6].

Недостатком этих способов и систем их реализации для обеспечения дальней радиосвязи с подводным объектом является использование выпускаемого на водную поверхность плавучего антенного устройства.The disadvantage of these methods and systems for their implementation to ensure long-distance radio communication with an underwater object is the use of a floating antenna device released to the water surface.

Известен способ односторонней связи с подводным объектом, в котором прием ОНЧ радиоволн (на частоте 14-30 кГц) и СНЧ радиоволн (на частоте 76 Гц) осуществляют на буксируемую кабельную антенну шлейфового типа AS-1554 BRM (20), выпускаемую за корпус подводной лодки на длину 610 м с всплытием за счет плавучести [5, 6].The known method of one-way communication with an underwater object, in which the reception of VLF radio waves (at a frequency of 14-30 kHz) and ELF radio waves (at a frequency of 76 Hz) is carried out on a towed cable antenna loop type AS-1554 BRM (20), produced for the hull of a submarine to a length of 610 m with ascent due to buoyancy [5, 6].

Недостатками этого способа являются ограничение функциональных возможностей системы связи, связанное с практической неосуществимостью передачи сигнала непосредственно с подводного объекта из-за технической невозможности используемой антенны для излучения больших мощностей.The disadvantages of this method are the limitation of the functionality of the communication system associated with the practical impracticability of transmitting a signal directly from an underwater object due to the technical impossibility of the antenna used to emit large powers.

Известен способ дальней односторонней радиосвязи с применением сверхнизких частот радиоволн, испытывающих очень низкое затухание (около 1 дБ на тыс. км при f=100 Гц) и высокую стабильность сигнала при распространении в волноводе Земля-ионосфера с относительно малым затуханием при распространении в водной среде [1, 6]. Способ обеспечивает возможность односторонней радиосвязи с подводным объектом в любых географических координатах и основан, при заданной рабочей частоте, на определении мощности радиопередатчика, которая обеспечит связь на глубине погружения подводного объекта в зоне определенных географических координат.There is a method of long-range one-way radio communication using ultra-low frequencies of radio waves experiencing very low attenuation (about 1 dB per thousand km at f = 100 Hz) and high signal stability during propagation in the Earth-ionosphere waveguide with relatively low attenuation during propagation in an aqueous medium [ 16]. The method provides the possibility of one-way radio communication with an underwater object in any geographical coordinates and is based, at a given operating frequency, on determining the power of the radio transmitter, which will provide communication at a depth of immersion of an underwater object in the area of certain geographical coordinates.

Известна система односторонней связи [7], в которой, 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, отличающийся тем, что передающая специальная антенная система, расположенная на берегу, использует высоковольтную линию электропередачи длиной несколько десятков сотен километров, а другой лепесток антенны, по которому по направлению к генератору протекает обратный ток, расположен глубоко под землей в границах скин-слоя на глубине около 10 км от поверхности земли.A known system of one-way communication [7], in which, the reception and registration of radiation generated by the ELF / ELF generators is carried out using a towed cable antenna, antenna amplifier and receiver of the ELF / ELF range, located on board the underwater object, characterized in that the transmitting special The antenna system located on the shore uses a high-voltage power line several tens of hundreds of kilometers long, and another antenna lobe, along which a reverse current flows towards the generator, ra laid deep underground within the boundaries of the skin layer at a depth of about 10 km above the ground.

Известна система односторонней связи СНЧ и КНЧ диапазона с глубокопогруженными и удаленными объектами [8], которая представляет собой береговой радиокомплекс СНЧ/КНЧ диапазона, содержащего «n» генераторов синусоидального тока (для уменьшения суммарной мощности генерации), 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.A known system of one-way communication of the VLF and ELF range with deeply immersed and distant objects [8], which is a coastal radio complex of the VLF / ELF range containing "n" sinusoidal current generators (to reduce the total generation power) loaded on extended, low-lying horizontally oriented transmitting antennas with grounding conductors at the ends, the reception and registration of radiation generated by the ELF / ELF generators being carried out using a towed cable antenna, antenna antenna the driver and receiver of the ELF / ELF range on board the underwater object.

Положительный эффект системы состоит в том, что система обеспечивает высокую надежность работы в условиях наведенных помех с использованием линии электропередачи (ЛЭП), которая является одним из элементов антенны длиной сотни километров, а также повышенную мощность, причем обеспечивается регистрация электромагнитных полей на удаленных и глубокопогруженных объектах.The positive effect of the system is that the system provides high reliability in the conditions of induced interference using a power line (power transmission line), which is one of the elements of the antenna hundreds of kilometers long, as well as increased power, and electromagnetic fields are recorded at remote and deep objects .

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому нами изобретению является способ двухсторонней связи СНЧ и КНЧ диапазонов с глубокопогруженными и удаленными объектами [9], в котором буксируемая низкочастотная подводная система обеспечивает обнаружение и связь с подводным объектом посредством передачи и приема сверх длинноволновых сигналов ОНЧ диапазона при работе с буксируемой за надводным объектом протяженной поверхностной антенной решетки.The closest in technical essence to our invention is a method for two-way communication of the ELF and ELF ranges with deep-submerged and remote objects [9], in which the towed low-frequency underwater system provides detection and communication with the underwater object by transmitting and receiving ultra-long-wavelength VLF signals during operation with a long surface antenna array towed behind a surface object.

Недостатками данного способа является сокращение функциональных возможностей системы связи из-за ограничений маневрирования надводного объекта, а также ограниченный диапазон используемых частот и полное отсутствие скрытности.The disadvantages of this method is the reduction in the functionality of the communication system due to restrictions on maneuvering the surface object, as well as the limited range of frequencies used and the complete absence of stealth.

Необходимость использования громоздких антенн и сверхмощных радиопередающих систем создает принципиальные проблемы для создания двухсторонней радиосвязи в диапазонах радиоволн ОНЧ, СНЧ и КНЧ. Кроме этого, на пониженных частотах невозможно обеспечить связь с летательными и космическими аппаратами, а передача информации имеет низкие информативную емкость и скорость передачи (фактически телеграфный режим), низкую степень скрытности и помехозащищености [1-6].The need to use bulky antennas and heavy-duty radio transmitting systems creates fundamental problems for creating two-way radio communications in the VLF, VLF, and ELF radio waves. In addition, at low frequencies it is impossible to provide communication with aircraft and spacecraft, and information transfer has low informative capacity and transmission speed (in fact, telegraph mode), a low degree of stealth and noise immunity [1-6].

Задачей изобретения является усовершенствование способа двусторонней дальней радиосвязи подводного объекта с подводными, надводными, наземными, воздушными и космическими объектами в КВЧ/СВЧ диапазонах радиоволн.The objective of the invention is to improve the method of two-way long-distance radio communication of an underwater object with underwater, surface, ground, air and space objects in the EHF / UHF ranges of radio waves.

Техническим результатом изобретения является упрощение конструкции и уменьшение габаритов приемно-излучающих антенн и приемно-передающих устройств, снижение мощности излучаемых радиоволн, увеличении информативности и скрытности радиосвязи.The technical result of the invention is to simplify the design and reduce the size of the receiving-emitting antennas and receiving and transmitting devices, reducing the power of the emitted radio waves, increasing the information content and secrecy of radio communications.

Поставленный технический результат достигается тем, что в способе двухсторонней дальней радиосвязи с подводным объектом подводных, надводных, наземных, воздушных объектов и космических аппаратов, в том числе при покрытии водной и земной поверхности льдами, для приема и передачи информационных радиосигналов используют радиоволны с крайне низкой плотностью мощности 10 мкВт/см2 и ниже на собственных резонансных частотах радиопрозрачности водной среды в КВЧ и СВЧ диапазонах.The technical result achieved is achieved by the fact that in the method of two-way long-distance radio communication with an underwater object of underwater, surface, ground, airborne objects and spacecraft, including when covering the water and earth’s surfaces with ice, radio waves with extremely low density are used to receive and transmit information radio signals power of 10 μW / cm 2 and lower at the natural resonant frequencies of the radio transparency of the aquatic environment in the EHF and microwave ranges.

При этом для осуществления передачи и приема информационных радиосигналов используют генераторы перестраиваемой и резонансной фиксированной несущих частот КВЧ и СВЧ диапазонов и высокочувствительные радиоприемники на фиксированной СВЧ или КВЧ резонансной частоте, передающие и приемные согласованные с водной средой контактные и дистанционные направленные малошумящие антенны и антенные системы, средства кодирования, декодирования и обработки данных, расположенные в местах приема-передачи радиосигналов на несущих резонансных частотах водной среды:At the same time, tunable and resonant fixed carrier oscillators of the EHF and microwave ranges and highly sensitive radios at a fixed microwave or EHF resonant frequency, transmitting and receiving contacted and remote directional low-noise antennas and antenna systems, means, are used for transmitting and receiving informational radio signals. encoding, decoding and processing of data located in places of reception and transmission of radio signals on resonant carriers often tach aquatic environment:

КВЧ: 50,3; 51,8 ГГц и гармониках удвоения: 100,6; 103,6; 150,9; 155,4 ГГц и др.;EHF: 50.3; 51.8 GHz and harmonics doubling: 100.6; 103.6; 150.9; 155.4 GHz and others;

КВЧ: 64,5; 65,5 ГГц или средней частоты 65 ГГц и гармониках удвоения: 129; 131 ГГц и др.;EHF: 64.5; 65.5 GHz or average frequency 65 GHz and harmonics doubling: 129; 131 GHz and others;

СВЧ: 0,25; 0,5; 0,985; 1 ГГц и гармониках удвоения 2 ГГц и другие.Microwave: 0.25; 0.5; 0.985; 1 GHz and harmonics doubling 2 GHz and others.

Для передачи и приема информационных радиосигналов используют СПЕ-эффект преобразования резонансных частот в воде КВЧ→СВЧ 1 ГГц: на передаче резонанс КВЧ, на приеме резонанс СВЧ 1 ГГц. Также используют современные цифровые форматы векторной модуляции несущей частоты, например BPSK, QPSK, QAM или другие производные формы от них, которые обеспечивают спектрально более эффективную связь при работе со слабыми сигналами с предельно низким отношением сигнал/шум.To transmit and receive informational radio signals, use the SPE effect of converting resonant frequencies in water EHF → microwave 1 GHz: the transmission resonance EHF, the reception resonance microwave 1 GHz. They also use modern digital formats of vector modulation of the carrier frequency, for example, BPSK, QPSK, QAM or other derived forms from them, which provide spectrally more efficient communication when working with weak signals with an extremely low signal to noise ratio.

При передаче информационного радиосигнала с надводного, космического или другого летательного аппарата под воду поток мощности на поверхности воды не должен превышать величину Imax=10 мкВт/см2.When transmitting an informational radio signal from a surface, space or other aircraft under water, the power flux on the surface of the water should not exceed the value Imax = 10 μW / cm 2 .

Прием и передача информационных радиосигналов в водной среде производится в области естественных границ существования интенсивности информационного радиоизлучения в воде.Reception and transmission of informational radio signals in the aquatic environment is carried out in the region of the natural boundaries of the existence of the intensity of informational radio emission in water.

Заявленный способ связи крайне высокочастотного и сверхвысокочастотного диапазонов с глубокопогруженными и удаленными объектами осуществляется с использованием на борту подводного объекта передающей системы, состоящей из задающего КВЧ/СВЧ генератора; модулятора; системы управления, защиты и автоматизации; усилителя мощности; передающей и приемной малошумящих направленных антенных систем магнитного типа, согласованных с водной средой; индикатора мощности излучения антенны, высокочувствительного приемника и демодулятора. Прием и передача информационных сигналов осуществляется крайне низко-интенсивными радиоволнами с плотностью мощности менее 10 мкВт/см2 на собственных резонансных частотах резонансной прозрачности воды в КВЧ/СВЧ (мм/дм длины волн) диапазонах. Преобразования передаваемых сигналов - модуляция и кодирование осуществляются генераторами, преимущественно векторными, с использованием криптомаршрутизаторов; усиление слабых сигналов, зарегистрированных приемной антенной, преобразование частот, выделение информационных сигналов из фона и шума, демодуляция и декодирование осуществляются сверхчувствительными радиоприемниками. С переходом в режим радиопрозрачности водной среды открывается доступ к использованию внутренних «информационно-волновых» процессов, происходящих в водной среде. Приемо-передающие устройства, использующие резонансные частоты водной среды, смогут обеспечивать устойчивую двухстороннюю радиосвязь с подводными, надводными, наземными, летательными в атмосфере и космическими аппаратами.The claimed method of communication of the extremely high-frequency and microwave ranges with deeply immersed and distant objects is carried out using an on-board transmission system consisting of a master EHF / microwave generator; a modulator; control, protection and automation systems; power amplifier; transmitting and receiving low-noise directional antenna systems of magnetic type, consistent with the aquatic environment; indicator of radiation power of the antenna, highly sensitive receiver and demodulator. The reception and transmission of information signals is carried out by extremely low-intensity radio waves with a power density of less than 10 μW / cm 2 at the natural resonant frequencies of the resonant transparency of water in the EHF / microwave (mm / dm wavelength) ranges. Transformations of transmitted signals - modulation and coding are carried out by generators, mainly vector, using crypto routers; amplification of weak signals recorded by the receiving antenna, frequency conversion, separation of information signals from the background and noise, demodulation and decoding are carried out by ultra-sensitive radios. With the transition to the regime of radio transparency of the aquatic environment, access to the use of internal "information-wave" processes occurring in the aquatic environment is opened. Transceivers using resonant frequencies of the aquatic environment will be able to provide stable two-way radio communication with underwater, surface, ground, airborne in the atmosphere and spacecraft.

Использование глобальной навигационной спутниковой системы ГЛОНАСС позволит передать радиосигнал с подводного аппарата в любую точку поверхности планеты.Using the GLONASS global navigation satellite system will allow you to transmit a radio signal from an underwater vehicle to anywhere in the world.

С переходом в СВЧ и КВЧ диапазоны снимаются проблемы ОНЧ и КНЧ радиосвязи по мощности, информативности, скрытности, габаритам антенн и приобретается новая уникальная возможность малогабаритной двухсторонней дистанционной радиосвязи: вода-вода, вода-атмосфера-вода и вода-атмосфера-космос-атмосфера-вода (или земля).With the transition to the microwave and EHF ranges, the problems of VLF and ELF radio communications in terms of power, information content, stealth, antenna dimensions are removed and a new unique opportunity is acquired for small-sized two-way remote radio communications: water-water, water-atmosphere-water and water-atmosphere-space-atmosphere- water (or land).

Используемый в предлагаемом изобретении эффект резонансной радиопрозрачности воды на резонансных частотах обнаружен в авторских радиофизических исследованиях [10-16].Used in the present invention, the effect of resonant radio transparency of water at resonant frequencies was found in the author's radiophysical studies [10-16].

Особенность водной среды заключается в том, что водные молекулярные структуры находятся в колебательном резонансно-волновом состоянии, формирующем внутреннее низко-интенсивное резонансно-волновое электромагнитное (ЭМ) поле КВЧ и СВЧ диапазонов.The peculiarity of the aqueous medium is that the aqueous molecular structures are in the vibrational resonance-wave state, forming the internal low-intensity resonant-wave electromagnetic (EM) field of the EHF and microwave ranges.

В резонансно-волновом состоянии водная среда «радиопрозрачна» для низко-интенсивных «резонансных» КВЧ и СВЧ ЭМ волн. На резонансных частотах радиоволны излучаются, принимаются и распространяются, «транслируются» в водной среде. Поэтому, в отличие от известных резонансов поглощения в оптике - «абсорбционных» резонансов, данные резонансы определяются как «трансляционные резонансы», или, сокращенно, «транс-резонансы» (TP), а частоты и радиоволны - как «транс-резонансные».In the resonant-wave state, the aqueous medium is “radiolucent” for low-intensity “resonant” EHF and microwave EM waves. At resonant frequencies, radio waves are emitted, received and propagated, “broadcast” in the aquatic environment. Therefore, in contrast to the known absorption resonances in optics - “absorption” resonances, these resonances are defined as “translational resonances”, or, in short, “trans resonances” (TP), and frequencies and radio waves as “trans resonances”.

Эффект радиопрозрачности возникает при крайне низком уровне плотности мощности Р≤10 мкВт/см2 радиоволн в КВЧ и СВЧ диапазонах в результате перехода молекулярных осцилляторов воды из нелинейного колебательного режима радиопоглощения в линейный адекватный режим резонансной радиопрозрачности со сменой энергетического взаимодействия внешних ЭМ волн с водной средой на «информационное», куда входят частота, поляризация, частотно-фазовая синхронизация, интенсивность, модуляция. На повышенных плотностях мощности внешние радиоволны в воде поглощаются.The radio transparency effect occurs at an extremely low power density level P≤10 μW / cm 2 of radio waves in the EHF and microwave ranges as a result of the transition of molecular water oscillators from the nonlinear vibrational absorption mode to the linear adequate resonance radio transparency mode with the change in the energy interaction of external EM waves with the aqueous medium by "Informational", which includes frequency, polarization, frequency-phase synchronization, intensity, modulation. At higher power densities, external radio waves in water are absorbed.

Таким образом, «кодом» входа радиоволн в объемное взаимодействие с молекулярной системой водной среды служат одновременно верхний порог плотности мощности Р≤10 мкВт/см2 и транс-резонансные частоты. Это означает, что резонансная «радиопрозрачность» водных сред закодирована двумя ключами.Thus, the “code” for the entry of radio waves into the volume interaction with the molecular system of the aqueous medium is simultaneously the upper threshold of the power density P≤10 μW / cm 2 and trans-resonant frequencies. This means that the resonant "radio transparency" of aqueous media is encoded with two keys.

Базовая фрактально-кластерная модель молекулярно-волновой структуры осцилляторов воды, состоящая из молекулярных фрагментов - триад, гексагонов, кластеров I порядка и система дублетов собственных трансрезонансных частот, представлены на фиг. 1 и в таблице 1, где j - магнитный дипольный момент, и р - электрический дипольный момент; Н, Е - магнитное и электрическое поле.The basic fractal-cluster model of the molecular wave structure of water oscillators, consisting of molecular fragments — triads, hexagons, first-order clusters and a system of doublets of natural transresonance frequencies, is presented in FIG. 1 and in table 1, where j is the magnetic dipole moment, and p is the electric dipole moment; H, E - magnetic and electric field.

Figure 00000002
Figure 00000002

В дублетах первые частоты соответствуют поперечным колебаниям дипольных моментов относительно направления поля, а вторые частоты -продольным колебаниям. Отметим, что в постоянных магнитных и электрических полях возникают «половинные» частоты 25,1Н; 25,9Н ГГц и 32,2Е; 32,7Е ГГц, чем обосновывается дипольный характер транс-резонансных радиоволн и межструктурных связей в воде.In doublets, the first frequencies correspond to transverse vibrations of dipole moments with respect to the field direction, and the second frequencies correspond to longitudinal vibrations. Note that in constant magnetic and electric fields, “half” frequencies of 25.1 N arise; 25.9 N GHz and 32.2 E; 32.7E GHz, which justifies the dipole nature of trans-resonant radio waves and interstructural bonds in water.

До настоящего времени резонансно-волновое состояние водосодержащих сред активно и успешно исследовалось и использовалось в медицине для целей диагностики и терапии. Поэтому дистанция информационного использования резонансных радиоволн в водно-биологической среде ограничивалась размером объектов в пределах метра, что вполне было достаточно для медицинских целей [10-16]. Специальные исследования двухсторонней радиосвязи и дальности ее в воде на резонансных частотах водной среды не проводились.Until now, the resonance-wave state of aqueous media has been actively and successfully studied and used in medicine for the purposes of diagnosis and therapy. Therefore, the distance of the information use of resonant radio waves in the aquatic biological environment was limited by the size of objects within a meter, which was quite sufficient for medical purposes [10-16]. Special studies of two-way radio communication and its range in water at the resonant frequencies of the aquatic environment have not been conducted.

Способ двухсторонней дальней резонансной КВЧ/СВЧ радиосвязи с подводным объектом реализуется следующим образом.The method of two-way distant resonant EHF / microwave radio communication with an underwater object is implemented as follows.

Прежде чем приступить к прямым экспериментам по радиосвязи были сняты в сопоставлении транс-резонансные СВЧ спектры радиопрозрачности морской и пресной воды. Эксперименты проводились путем использования метода транс-резонансной КВЧ/СВЧ радиоспектрометрии [13] согласно радиоспектрометрической схемы регистрации спектров резонансной радиопрозрачности воды, приведенной на фиг. 2, и включающей СВЧ генератор 1 перестраиваемой частоты, СВЧ приемник-радиометр 2, излучающую рупорную антенну 3, приемную аппликаторную антенну 4, аттенюаторы 5, радиоволны 6 и воду 7 в радиопрозрачной капсуле.Before starting direct experiments on radio communications, trans-resonance microwave spectra of the radio transparency of sea and fresh water were recorded in comparison. The experiments were carried out using the method of trans-resonant EHF / microwave radiospectrometry [13] according to the radio spectrometric scheme for recording the spectra of resonant radio transparency of water shown in FIG. 2, and including a tunable microwave frequency generator 1, a microwave receiver-radiometer 2, a radiating horn antenna 3, a receiving applicator antenna 4, attenuators 5, radio waves 6 and water 7 in a radiolucent capsule.

В качестве СВЧ источника электромагнитных волн использовались панорамный генератор Я2Р-74, излучающая дистанционная стандартная широкополосная СВЧ рупорная антенна электрического типа линейной поляризации П6-23А раскрывом 30×40 см2, приемная контактная двухконтурная полуволновая (длина контура λ/2=2,5 см) аппликаторная антенна магнитного типа, согласованная с водой [13]. На частоте 1 ГГц длина радиоволны в водной среде λ=5 см (в воздухе 30 см).As a microwave source of electromagnetic waves, the panoramic generator Ya2R-74 was used, emitting a remote standard wideband microwave horn antenna of the electric type linear polarization P6-23A with an opening of 30 × 40 cm 2 , a receiving contact double-circuit half-wave (circuit length λ / 2 = 2.5 cm) magnetic type applicator antenna matched with water [13]. At a frequency of 1 GHz, the length of the radio wave in an aqueous medium is λ = 5 cm (in air 30 cm).

Интенсивность прошедшего сигнала I регистрировалась СВЧ-радиометром (производства НПО «ТЕЛЕМАК», г. Саратов) с центральной частотой приема СВЧ 1 ГГц в полосе 25 МГц, максимальной чувствительностью 0,1 К (10-17 Вт), временем интегрирования 1 с, масштаб измерений сигнала I: Р=5⋅10-12 Вт/см2. Полученные транс-резонансные СВЧ спектры радиопрозрачности морской и пресной воды приведены на фиг. 3.The intensity of the transmitted signal I was recorded by a microwave radiometer (produced by NPO TELEMAK, Saratov) with a central frequency of microwave reception of 1 GHz in the band of 25 MHz, maximum sensitivity of 0.1 K (10 -17 W), integration time 1 s, scale signal measurements I: P = 5⋅10 -12 W / cm 2 . The obtained trans-resonant microwave spectra of the radio transparency of sea and fresh water are shown in FIG. 3.

Из сравнения спектров следует, что базовые транс-резонансные частоты морской и пресной воды 985 МГц и 1000 МГц - идентичны. Данный результат дает основания для использования резонансных радиоволн в дистанционной радиосвязи в акваториях морской и пресной воды.From a comparison of the spectra it follows that the base trans-resonant frequencies of sea and fresh water 985 MHz and 1000 MHz are identical. This result gives grounds for the use of resonant radio waves in remote radio communications in the areas of sea and fresh water.

Модельный эксперимент по трансляции резонансных радиосигналов СВЧ 1 ГГц магнитной Н-серии по водному каналу проводился по схеме, приведенной на фиг. 4, и включающей СВЧ генератор 1-1 ГГц, СВЧ приемник-радиометр 2-1 ГГц, излучающую аппликаторную антенну 3, приемную аппликаторную антенну 4, аттенюаторы 5, воду 7 в пластиковой трубе, помехозащищенный бокс 8.A model experiment for transmitting resonant radio signals of a microwave frequency of 1 GHz of a magnetic H-series through a water channel was carried out according to the scheme shown in FIG. 4, and including a 1-1 GHz microwave generator, a 2-1 GHz microwave receiver-radiometer, a radiating applicator antenna 3, a receiving applicator antenna 4, attenuators 5, water 7 in a plastic pipe, and an interference-proof box 8.

Передача радиосигналов осуществлялась в воде по каналам в пластиковых трубах диаметром 20 мм длиной 4 и 5 м. Плотность мощности сигнала 1 мкВт/см2 на входе канала, ослабление на входе радиометра - 10 дБ. Радиосигнал подавался импульсами продолжительностью 1:3 секунд согласно коду Морзе «точка-тире».Radio signals were transmitted in water through channels in plastic pipes with a diameter of 20 mm, lengths of 4 and 5 m. The signal power density was 1 μW / cm 2 at the channel input, attenuation at the radiometer input was 10 dB. The radio signal was supplied by pulses of 1: 3 seconds duration according to the point-to-dash Morse code.

На фиг. 5 показаны принятые кодированные радиосигналы, транслированные по каналу пресной и морской воды кодом Морзе «точка-тире». Графики показывают, что принимаемые импульсы радиосигналов воспроизводят кодированную информацию. Но в морской воде происходит трехкратное ослабление сигнала, обусловленное потерями на ионную проводимость.In FIG. Figure 5 shows the received coded radio signals broadcast on the fresh and sea water channel with a point-dash Morse code. The graphs show that the received pulses of the radio signals reproduce the encoded information. But in seawater there is a threefold attenuation of the signal due to losses in ionic conductivity.

Варианты трансляции радиосигналов в открытых бассейнах пресной воды с атмосферы и в воде на дистанции 15 м и глубине 3 м изображены на схемах, представленным на фиг. 6, где: а) КВЧ/СВЧ радиосвязь с атмосферы, б) СВЧ радиосвязь в воде, реализуемых с помощью СВЧ генератора (1) 1 ГГц, КВЧ генератора (1*) 65 ГГц, СВЧ приемника-радиометра (2) 1 ГГц, излучающих антенн (3) СВЧ и (3*) КВЧ, приемных СВЧ антенн (4), радиоволн (6), воды (7) в бассейнах. Применение наряду с резонансом СВЧ 1 ГГц также КВЧ средней резонансной частоты 65 ГГц основано на СПЕ-эффекте преобразования в воде транс-резонансных радиоволн КВЧ в резонансные радиоволны СВЧ 1 ГГц [13, 14, 16].The options for broadcasting radio signals in open basins of fresh water from the atmosphere and in water at a distance of 15 m and a depth of 3 m are shown in the diagrams shown in FIG. 6, where: a) UHF / microwave radiocommunication from the atmosphere, b) microwave radiocommunication in water implemented using a 1 GHz microwave generator (1), 65 GHz microwave generator (1 *), and 1 GHz microwave receiver-radiometer, (2) emitting antennas (3) microwave and (3 *) EHF, receiving microwave antennas (4), radio waves (6), water (7) in pools. The use, along with a 1 GHz microwave resonance, of an EHF of an average resonant frequency of 65 GHz is based on the SPE effect of the conversion of trans-resonant EHF radio waves into 1 GHz microwave resonant waves in water [13, 14, 16].

Эффекты резонансной радиопрозрачности воды и СПЕ-эффект преобразования резонансных частот в воде КВЧ→СВЧ 1 ГГц могут быть использованы в подводной радиосвязи и радиолокации в режимах вода-вода, вода-атмосфера-вода и вода-атмосфера-космос-атмосфера-вода (или земля).The effects of resonant radio transparency of water and the SPE effect of the conversion of resonant frequencies in water EHF → microwave 1 GHz can be used in underwater radio communications and radar in the modes water-water, water-atmosphere-water and water-atmosphere-space-atmosphere-water (or earth )

Для оценки затухания радиоволн в условиях эксперимента (плотность мощности радиоволн на излучающей антенне составляла 1 мкВт/см2 при введенных аттенюаторах по 10дБ на приеме и на передаче (фиг. 4)) были измерены уровни интенсивностей (I) транслированных радиосигналов на частоте 1 ГГц в каналах морской воды длиной 4 м - I(4) и 5 м - I(5). Определенное по их отношению I(5)/I(4)=0,77 удельное затухание радиосигнала имеет сравнительно небольшую величину: k=10⋅lq(0,77)=1,1 дБ/м. С учетом резерва по чувствительности (10 → 0) дБ и мощности (1 → 10) мкВт/см2 зона действия КВЧ/СВЧ подводной радиосвязи может быть увеличена.To assess the attenuation of radio waves under experimental conditions (the power density of the radio waves at the emitting antenna was 1 μW / cm 2 with the attenuators introduced at 10 dB in reception and transmission (Fig. 4)), the intensities (I) of the transmitted radio signals at a frequency of 1 GHz were measured channels of sea water with a length of 4 m - I (4) and 5 m - I (5). The specific attenuation of the radio signal determined by their ratio I (5) / I (4) = 0.77 has a relatively small value: k = 10⋅lq (0.77) = 1.1 dB / m. Taking into account the reserve for sensitivity (10 → 0) dB and power (1 → 10) μW / cm 2 , the EHF / microwave range of underwater radio communication can be increased.

Отметим, что верхний предел плотности мощности Р≤10 мкВт/см2 и собственное резонансное радиоизлучение воды Рсобств. ≤ 5⋅10-12 Вт/см2 (которое в случае приема и передачи информационных радиоволн является фоном) определяют естественные границы интенсивности информационного радиоизлучения в воде и, соответственно, дальность подводной радиосвязи, а также выбор приемного и передающего устройств для подводной радиосвязи.Note that the upper limit of the power density is P≤10 μW / cm 2 and the intrinsic resonant radio emission of water is P int. ≤ 5⋅10 -12 W / cm 2 (which is the background in the case of reception and transmission of informational radio waves) determine the natural boundaries of the intensity of informational radio emission in water and, accordingly, the range of underwater radio communications, as well as the choice of receiving and transmitting devices for underwater radio communications.

При передаче радиосигнала с космического или другого летательного аппарата под воду необходимо учитывать, что при входе радиосигнала в водную среду (т.е. на поверхности воды) интенсивность сигнала не должна превышать величину Imax=10 мкВт/см2. С другой стороны, измеренная нами интенсивность фона [12-14] (а это поток мощности собственного резонансного радиоизлучения молекулярной структуры воды при отсутствии внешнего возбуждения) составляет величину Imin ≤ 10-7 мкВт/см2. На основании этого можно сделать вывод, что интенсивность резонансного информационного радиоизлучения в воде должна лежать в интервале от 10 мкВт/см2 до 10-7 мкВт/см2 и ниже, который определяется природой воды. Таким образом, ослабление максимально возможного информационного радиосигнала до уровня максимального фона Imin=10-7 мкВт/см2 определяется отношением Imin/Imax ≈ 10-8. Это соответствует затуханию 10⋅lq(10-8) ≈ 70 дБ, или в общепринятых единицах -100дБм/см2 (дБм - это децибелломилливатт). С учетом удельного затухания k=1,1 дБ/м, интенсивность фона будет сравнима с интенсивностью информационного радиосигнала (при Imax=10 мкВт/см2) на глубине погружения 70 м. Учитывая, что реальная интенсивность фона может быть Imin << 10-7 мкВт/см2 (например, при понижении температуры воды амплитуда колебаний молекулярных осцилляторов и, следовательно, и мощность шума будут экспоненциально уменьшаться), то зона действия КВЧ/СВЧ подводной радиосвязи может быть увеличена приблизительно в 1,5 раза (на частоте 1 ГГц передача и прием информационных радиосигналов возможны на расстоянии до 100 м).When transmitting a radio signal from a spacecraft or other aircraft under water, it must be taken into account that when the radio signal enters the aqueous medium (i.e., on the surface of the water), the signal intensity should not exceed the value Imax = 10 μW / cm 2 . On the other hand, the background intensity measured by us [12-14] (and this is the power flux of the intrinsic resonance radiation of the molecular structure of water in the absence of external excitation) is Imin ≤ 10 -7 μW / cm 2 . Based on this, it can be concluded that the intensity of the resonant information radio emission in water should lie in the range from 10 μW / cm 2 to 10 -7 μW / cm 2 and lower, which is determined by the nature of the water. Thus, the attenuation of the maximum possible information radio signal to the maximum background level Imin = 10 -7 μW / cm 2 is determined by the ratio Imin / Imax ≈ 10 -8 . This corresponds to a attenuation of 10⋅lq (10 -8 ) ≈ 70 dB, or in common units of -100dBm / cm 2 (dBm is decibellomillivatt). Taking into account the specific attenuation k = 1.1 dB / m, the background intensity will be comparable with the intensity of the information radio signal (at Imax = 10 μW / cm 2 ) at a diving depth of 70 m. Given that the actual background intensity can be Imin << 10 - 7 μW / cm 2 (for example, when the water temperature decreases, the vibration amplitude of molecular oscillators and, consequently, the noise power will decrease exponentially), then the EHF / microwave range of underwater radio communication can be increased by about 1.5 times (at a frequency of 1 GHz transmitting and receiving information radio signals als possible up to 100 m).

Ограничение дальности действия КВЧ/СВЧ подводной резонансной радиосвязи обусловлено явлением резонансно-волнового электромагнитного состояния и резонансной радиопрозрачности молекулярной системы воды. Для увеличения зоны действия КВЧ/СВЧ подводной резонансной радиосвязи целесообразно применить систему ретрансляторов.The limitation of the range of the EHF / microwave underwater resonant radio communication is due to the phenomenon of the resonant-wave electromagnetic state and the resonant radio transparency of the molecular water system. To increase the range of EHF / microwave underwater resonant radio communications, it is advisable to use a system of repeaters.

Особый интерес представляет передача и прием информационных сигналов с использованием поляризованных радиоволн. Поляризованные информационные сигналы будет проще выделить из фона. Это позволит увеличить дальность подводной радиосвязи.Of particular interest is the transmission and reception of information signals using polarized radio waves. Polarized information signals will be easier to distinguish from the background. This will increase the range of underwater radio communications.

Для организации устойчивого приема информации подводным аппаратом требуется обеспечить достаточную информационную полосу частот (до 10 МГц следует из спектров, приведенных на фиг. 3) и необходимое превышение мощности сигнала над мощностью шума, для чего целесообразно применить малошумящую направленную приемно-передающую антенную систему и предварительный усилитель ВЧ, возможно охлаждаемый. Если сигнал передается из под воды, то плотность мощности на поверхности воды будет достаточной, чтобы радиоволна была принята на борту самолета или космического аппарата, так как потери в атмосфере пренебрежимо малы по сравнению с затуханием в воде (напомним, что поглощение радиоволн в столбе воздуха от поверхности Земли до космического пространства эквивалентно To organize stable reception of information by an underwater vehicle, it is necessary to provide a sufficient information frequency band (up to 10 MHz follows from the spectra shown in Fig. 3) and the necessary excess of the signal power over the noise power, for which it is advisable to use a low-noise directional transmit-receive antenna system and a preliminary amplifier HF, possibly cooled. If the signal is transmitted from under water, then the power density on the surface of the water will be sufficient for the radio wave to be received on board the aircraft or spacecraft, since losses in the atmosphere are negligible compared to attenuation in water (recall that the absorption of radio waves in an air column from Earth's surface to outer space is equivalent

расстоянию всего 8 км в горизонтальном направлении на уровне моря при нормальных условиях).a distance of only 8 km in the horizontal direction at sea level under normal conditions).

Применение подводного канала радиосвязи в рамках организации взаимодействия между подводными и надводными объектами или летательными (космическими) аппаратами позволит обеспечить высокую скорость обмена данными (до 10 Мбит/с - как следует из спектра радиопрозрачности воды на фиг. 3), используя направленную малошумящую антенную систему.The use of an underwater radio communication channel in the framework of the organization of interaction between underwater and surface objects or aircraft (spacecraft) will allow for a high data exchange rate (up to 10 Mbit / s - as follows from the radio transparency spectrum of water in Fig. 3) using a directional low-noise antenna system.

Способ двухсторонней радиосвязи на резонансных частотах воды может быть использован во флоте для связи и навигации без всплытия аппарата, в том числе при покрытии водной и земной поверхности льдами (т.е. в подледном положении), в аварийных ситуациях для радиосвязи с подводными объектами и подводных аппаратов с надводными, наземными, воздушными объектами и космическими аппаратами, а также в научных исследованиях при изучении свойств среды и погруженных в эту среду объектов живой и неживой природы, для изысканий в геологии, зоологии и биологии, гидрологии и геодезии.The method of two-way radio communication at resonant frequencies of water can be used in the fleet for communication and navigation without surfacing the device, including when covering the water and earth surfaces with ice (i.e. in the ice position), in emergency situations for radio communication with underwater objects and underwater vehicles with surface, ground, airborne objects and spacecraft, as well as in scientific research when studying the properties of the environment and objects of animate and inanimate nature immersed in this environment, for research in geology, zoology and biolo geology, hydrology and geodesy.

Таким образом, заявленная совокупность существенных признаков позволяет, достигнуть поставленный технический результат.Thus, the claimed combination of essential features allows you to achieve the technical result.

Источники информацииInformation sources

1. Блиох П.В., Николаенко А.П., Филиппов Ю.Ф. Глобальные электромагнитные резонансы в полости Земля - ионосфера - Киев: «Наук. Думка», 1977. - С. 185-188.1. Bliokh P.V., Nikolaenko A.P., Filippov Yu.F. Global electromagnetic resonances in the Earth - ionosphere - Kiev cavity: “Science. The Dumka ", 1977. - S. 185-188.

2. Долуханов М.П. Распространение радиоволн. - М: Связь, 1965. - С. 294-311.2. Dolukhanov M.P. Propagation of radio waves. - M: Communication, 1965 .-- S. 294-311.

3. Директоров Н.Ф., Дорошенко В.И., Житов Ю.И. и др. Автоматизация управления и связь в ВМФ. / Под общ. ред. Ю.М. Кононова. Изд. 2-е // СПб.: «Элмор». 2001. - 509 с.3. Directors N.F., Doroshenko V.I., Zhitov Yu.I. et al. Automation control and communications in the Navy. / Under the total. ed. Yu.M. Kononova. Ed. 2nd // St. Petersburg: "Elmore." 2001 .-- 509 p.

4. Долбня А. История развития связи с подводными лодками. / Морской сборник. - М.: Красная звезда, 2006. - №5. - С. 42-44. / Источник: 4. Dolbnya A. History of the development of communications with submarines. / Marine collection. - M .: Red Star, 2006. - No. 5. - S. 42-44. / Source:

www.kliper2.ru, автор: вице-адмирал А. Долбня, краткое изложение В. Додонова, по материалам «Морского сборника» №5 за 2006 год.www.kliper2.ru, author: Vice Admiral A. Dolbnya, a summary of V. Dodonov, based on materials from the Marine Collection No. 5 for 2006.

5. Сутягин И. Средства связи атомных подводных лодок типа «Лос-Анджелес». // Зарубежное военное обозрение. М.: 1995, №9. - С. 52-57.5. Sutyagin I. Communications of nuclear submarines of the type "Los Angeles". // Foreign military review. M .: 1995, No. 9. - S. 52-57.

6. Директоров Н.Ф., Сергеев В.В. О научных проблемах связи с подводными лодками. [Интернет ресурс], http://www.ronl.ru/referaty/istoric-lichnosti (дата обращения: 02.03.2016)].6. Directors N.F., Sergeev V.V. On the scientific problems of communication with submarines. [Internet resource], http://www.ronl.ru/referaty/istoric-lichnosti (accessed: 02.03.2016)].

7. Патент №2567181 RU, опубл. 10.11.2015 - Бюл. №31.7. Patent No. 2567181 RU, publ. 11/10/2015 - Bull. No. 31.

8. Патент №2350020 RU, опубл. 20.03.2009.8. Patent No. 2350020 RU, publ. 03/20/2009.

9. Заявка US №2004125701, опубл. 10.07.04.9. Application US No. 2004125701, publ. 07/10/04.

10. Патент №2108058 на изобретение «Устройство для исследования объектов КВЧ-воздействием», опубл. 10.04.98, Бюл. №10.10. Patent No. 2108058 for the invention "Device for the study of objects by EHF-exposure", publ. 04/10/98, Bull. No. 10.

11. Патент №2108566 на изобретение «Способ исследования объектов КВЧ-воздействием», опубл. 10.04.98, Бюл. №10.11. Patent No. 2108566 for the invention "Method for the study of objects by EHF-exposure", publ. 04/10/98, Bull. No. 10.

12. Резонансное излучение воды в радиодиапазоне. // Письма в ЖТФ. 2005. Т. 31. В. 23. С. 29-33. // Биомедицинские технологии и радиоэлектроника. 2006. №12. С. 42-45.12. Resonant radiation of water in the radio range. // Letters to the ZhTF. 2005.V. 31.V. 23.P. 29-33. // Biomedical technologies and radio electronics. 2006. No. 12. S. 42-45.

13. Петросян В.И., Синицын Н.И., Елкин В.А., Девятков Н.Д., Гуляев Ю.В., Бецкий О.В., Лисенкова Л.А., Гуляев А.И. Роль молекулярно-волновых процессов в природе и их использование для контроля и коррекции состояния экологических систем. //Биомедицинская радиоэлектроника. Памяти М.Б. Голанта. 2001. №5-6. С. 62-129.13. Petrosyan V.I., Sinitsyn N.I., Elkin V.A., Devyatkov N.D., Gulyaev Yu.V., Betsky O.V., Lisenkova L.A., Gulyaev A.I. The role of molecular-wave processes in nature and their use for monitoring and correcting the state of ecological systems. // Biomedical electronics. In memory of M.B. Golant. 2001. No. 5-6. S. 62-129.

14. Петросян В.И., Синицын Н.И., Елкин В.А. Люминесцентная трактовка «СПЕ-эффекта». // Биомедицинские технологии и радиоэлектроника. 2002. №1.С. 28-38.14. Petrosyan V.I., Sinitsyn N.I., Elkin V.A. Luminescent interpretation of the "SPE effect". // Biomedical technologies and radio electronics. 2002. No1.C. 28-38.

15. Петросян В.И., Майбородин А.В., Дубовицкий С.А., Власкин С.В., Благодаров А.В., Мельников А.Н. Резонансные свойства и структура воды. // Миллиметровые волны в биологии и медицине. 2005. №.1 (37). С. 18-31.15. Petrosyan V.I., Maiborodin A.V., Dubovitsky S.A., Vlaskin S.V., Blagodarov A.V., Melnikov A.N. Resonance properties and structure of water. // Millimeter waves in biology and medicine. 2005. No. 1 (37). S. 18-31.

16. Бецкий О.В. Пионерские работы по миллиметровой электромагнитной биологии, выполненные в ИРЭ РАН. // Биомедицинские технологии и радиоэлектроника. 2003. №8. С. 11-20.16. Betsky O.V. Pioneering work on millimeter-wave electromagnetic biology performed at the IRE RAS. // Biomedical technologies and radio electronics. 2003. No8. S. 11-20.

Claims (9)

1. Способ двухсторонней дальней радиосвязи с подводным объектом подводных, надводных, наземных, воздушных объектов и космических аппаратов, в том числе при покрытии водной и земной поверхности льдами, отличающийся тем, что для приема и передачи информационных радиосигналов используют радиоволны с крайне низкой плотностью мощности 10 мкВт/см2 и ниже на резонансных частотах радиопрозрачности водной среды в КВЧ и СВЧ диапазонах.1. A method of two-way long-distance radio communication with an underwater object of underwater, surface, ground, airborne objects and spacecraft, including when covering the water and earth’s surfaces with ice, characterized in that radio waves with an extremely low power density are used for receiving and transmitting information radio signals 10 μW / cm 2 and lower at the resonant frequencies of the radio transparency of the aquatic environment in the EHF and microwave ranges. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что для передачи и приема информационных радиосигналов используют генераторы перестраиваемой и резонансной фиксированной несущих частот КВЧ и СВЧ диапазонов и высокочувствительные радиоприемники на фиксированной СВЧ или КВЧ резонансной частоте, передающие и приемные согласованные с водной средой контактные и дистанционные направленные малошумящие антенны и антенные системы, средства кодирования, декодирования и обработки данных, расположенные в местах приема-передачи радиосигналов на несущих резонансных частотах водной среды:2. The method according to p. 1, characterized in that for the transmission and reception of information radio signals using tunable and resonant fixed carrier frequency generators of the EHF and microwave ranges and highly sensitive radios at a fixed microwave or EHF resonant frequency, transmitting and receiving contact and water-compatible contact medium remote directional low-noise antennas and antenna systems, means of encoding, decoding and data processing, located in the places of reception and transmission of radio signals on carrier carriers nannic frequencies of the aquatic environment: КВЧ: 50,3; 51,8 ГГц и гармониках удвоения: 100,6; 103,6; 150,9; 155,4 ГГц и др.;EHF: 50.3; 51.8 GHz and harmonics doubling: 100.6; 103.6; 150.9; 155.4 GHz and others; КВЧ: 64,5; 65,5 ГГц или средней частоты 65 ГГц и гармониках удвоения: 129; 131 ГГц и др.;EHF: 64.5; 65.5 GHz or average frequency 65 GHz and harmonics doubling: 129; 131 GHz and others; СВЧ: 0,25; 0,5; 0,985; 1 ГГц и гармониках удвоения 2 ГГц и другие.Microwave: 0.25; 0.5; 0.985; 1 GHz and harmonics doubling 2 GHz and others. 3. Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что для передачи и приема информационных радиосигналов используют СПЕ-эффект преобразования резонансных частот в воде КВЧ→СВЧ 1 ГГц: на передаче резонанс КВЧ, на приеме резонанс СВЧ 1 ГГц.3. The method according to PP. 1 and 2, characterized in that for the transmission and reception of information radio signals use the SPE effect of the conversion of resonant frequencies in water EHF → microwave 1 GHz: the resonance of the EHF transmission, the resonance of the microwave 1 GHz. 4. Способ по пп. 1-3, отличающийся тем, что для передачи и приема информационных радиосигналов используют современные цифровые форматы векторной модуляции несущей частоты, например BPSK, QPSK, QAM или другие производные формы от них.4. The method according to PP. 1-3, characterized in that for the transmission and reception of information radio signals using modern digital formats of vector modulation of the carrier frequency, for example BPSK, QPSK, QAM or other derived forms from them. 5. Способ по пп. 1-3, отличающийся тем, что при передаче информационного радиосигнала с надводного, космического или другого летательного аппарата под воду поток мощности на поверхности воды не должен превышать величину Imax=10 мкВт/см2.5. The method according to PP. 1-3, characterized in that the radio transmission of information from a surface, or another space of the aircraft into the water flow of power on the water surface should not exceed the value Imax = 10 mW / cm 2. 6. Способ по пп. 1-4, отличающийся тем, что прием и передача информационных радиосигналов в водной среде производится в области естественных границ существования интенсивности информационного радиоизлучения в воде.6. The method according to PP. 1-4, characterized in that the reception and transmission of informational radio signals in the aquatic environment is carried out in the region of the natural boundaries of the existence of the intensity of informational radio emission in water.
RU2017119757A 2017-06-06 2017-06-06 Method of two-way long radio communication with the underwater object RU2666904C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017119757A RU2666904C1 (en) 2017-06-06 2017-06-06 Method of two-way long radio communication with the underwater object

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017119757A RU2666904C1 (en) 2017-06-06 2017-06-06 Method of two-way long radio communication with the underwater object

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2666904C1 true RU2666904C1 (en) 2018-09-13

Family

ID=63580320

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017119757A RU2666904C1 (en) 2017-06-06 2017-06-06 Method of two-way long radio communication with the underwater object

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2666904C1 (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2726388C1 (en) * 2019-12-27 2020-07-13 Общество с ограниченной ответственностью "Генезис-Таврида" Method of positioning a surface/underwater object as it passes along a given fairway
RU2727267C1 (en) * 2019-12-13 2020-07-21 Общество с ограниченной ответственностью "Генезис-Таврида" Method of measuring range under water at arbitrary position in horizontal plane longitudinal axis of receiving frame magnetic antenna
RU2729225C1 (en) * 2020-03-13 2020-08-05 Игорь Борисович Широков Method of measuring range
US11522276B1 (en) * 2019-07-09 2022-12-06 Hrl Laboratories, Llc Distributed semi-autonomous phased arrays for subsurface VLF transmission
US11581954B1 (en) 2019-07-09 2023-02-14 Hrl Laboratories, Llc Array of VLF scatterers for control of electromagnetic wave propagation on the ocean surface

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2108566C1 (en) * 1994-12-29 1998-04-10 Петросян Вольдемар Иванович Method of study of objects by extremely-high frequency action
RU2169990C1 (en) * 1999-12-27 2001-06-27 Московский технический университет связи и информатики Space system and data exchange method
RU2350020C2 (en) * 2007-03-19 2009-03-20 Закрытое акционерное общество "Проектно-конструкторское бюро" РИО" Communication system of superlow-frequency and very low frequency range with deep-sunk and remote objects
US20100226204A1 (en) * 2009-03-09 2010-09-09 Ion Geophysical Corporation Marine seismic surveying in icy or obstructed waters
WO2014122494A1 (en) * 2013-02-06 2014-08-14 Polar Technology As Apparatus and method for surveying
RU2567181C1 (en) * 2014-08-05 2015-11-10 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации System for very low-frequency and extremely low-frequency communication with deep-sunk and remote objects - 1

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2108566C1 (en) * 1994-12-29 1998-04-10 Петросян Вольдемар Иванович Method of study of objects by extremely-high frequency action
RU2169990C1 (en) * 1999-12-27 2001-06-27 Московский технический университет связи и информатики Space system and data exchange method
RU2350020C2 (en) * 2007-03-19 2009-03-20 Закрытое акционерное общество "Проектно-конструкторское бюро" РИО" Communication system of superlow-frequency and very low frequency range with deep-sunk and remote objects
US20100226204A1 (en) * 2009-03-09 2010-09-09 Ion Geophysical Corporation Marine seismic surveying in icy or obstructed waters
WO2014122494A1 (en) * 2013-02-06 2014-08-14 Polar Technology As Apparatus and method for surveying
RU2567181C1 (en) * 2014-08-05 2015-11-10 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации System for very low-frequency and extremely low-frequency communication with deep-sunk and remote objects - 1

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Петросян В.И, Бецкий О.В. и др. Резонансные свойства и структура воды, Компания P.N.T.2005. *

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11522276B1 (en) * 2019-07-09 2022-12-06 Hrl Laboratories, Llc Distributed semi-autonomous phased arrays for subsurface VLF transmission
US11581954B1 (en) 2019-07-09 2023-02-14 Hrl Laboratories, Llc Array of VLF scatterers for control of electromagnetic wave propagation on the ocean surface
US11695198B1 (en) 2019-07-09 2023-07-04 Hrl Laboratories, Llc Distributed semi-autonomous phased arrays for subsurface VLF transmission
US11942681B1 (en) 2019-07-09 2024-03-26 Hrl Laboratories, Llc Distributed semi-autonomous phased arrays for subsurface VLF transmission
RU2727267C1 (en) * 2019-12-13 2020-07-21 Общество с ограниченной ответственностью "Генезис-Таврида" Method of measuring range under water at arbitrary position in horizontal plane longitudinal axis of receiving frame magnetic antenna
RU2726388C1 (en) * 2019-12-27 2020-07-13 Общество с ограниченной ответственностью "Генезис-Таврида" Method of positioning a surface/underwater object as it passes along a given fairway
RU2729225C1 (en) * 2020-03-13 2020-08-05 Игорь Борисович Широков Method of measuring range

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2666904C1 (en) Method of two-way long radio communication with the underwater object
CN104618032B (en) The electromagnetic wave transmission system and method at a kind of water-air interface over strait
Lanbo et al. Prospects and problems of wireless communication for underwater sensor networks
Sharma et al. Magnetic induction-based non-conventional media communications: A review
CN109004948B (en) Rotary electret type mechanical antenna low-frequency communication system
Hattab et al. An underwater wireless sensor network with realistic radio frequency path loss model
VK5BR Underwater radio communication
Smolyaninov et al. Surface wave based underwater radio communication
RU2593625C2 (en) Method of transmitting information waves from sea medium into atmosphere and back
TP et al. Underwater communications
WO2001095529A1 (en) Underwater communications system using electromagnetic signal transmission
WO2020035490A1 (en) Underwater navigation
Yoshida Underwater electromagnetics and its application to unmanned underwater platforms
RU2134023C1 (en) Procedure of two-way communication with underwater object
RU2733085C1 (en) Method of communication of underwater vehicle with aircraft
Singh Submarine Communications.
Tahir et al. Channel characterization of EM waves propagation at MHz frequency through seawater
Aboderin Antenna design for underwater applications
Chakraborty et al. Exploiting the loss-frequency relationship using RF communication in underwater communication networks
Tahir et al. Exploiting W. Ellison model for seawater communication at gigahertz frequencies based on world ocean atlas data
Merrill Some early historical aspects of project sanguine
Latypov Compact quantum VLF/ELF sources for submarine to air communication
Sangeetha et al. Design and analysis of a laser communication link between an underwater body and an air platform
Nie et al. Research on low-loss and high-speed seabed propagation model for underwater Radio-Frequency-Electromagnetic communication
CN110224765B (en) Method for wireless transmission of ice layer crossing data

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20190607