RU2706221C1 - Extremely low frequency range radio transmitter - Google Patents
Extremely low frequency range radio transmitter Download PDFInfo
- Publication number
- RU2706221C1 RU2706221C1 RU2018117783A RU2018117783A RU2706221C1 RU 2706221 C1 RU2706221 C1 RU 2706221C1 RU 2018117783 A RU2018117783 A RU 2018117783A RU 2018117783 A RU2018117783 A RU 2018117783A RU 2706221 C1 RU2706221 C1 RU 2706221C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- information
- radio transmitter
- pathogen
- output
- input
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
- H04B7/005—Control of transmission; Equalising
Abstract
Description
Настоящее изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано при разработке радиопередатчика крайненизкочастотного диапазона с длинами волн, превышающими 1000 км.The present invention relates to the field of radio engineering and can be used to develop a radio transmitter of the ultra-low frequency range with wavelengths exceeding 1000 km.
Известен радиопередатчик КНЧ диапазона. Изделие «Четверть-2» ЖЯ1. 200.292 П34. Аппаратура формирования сигналов возбуждения 1991 г. НПО «Коминтерн». Радиопередатчик состоит из возбудителя, усилителя мощности и блока управления.Known ELF transmitter. Product "Quarter-2" ЖЯ1. 200.292 P34. The excitation signal generation equipment of 1991. NPO Komintern. The radio transmitter consists of an exciter, a power amplifier and a control unit.
Недостатком этого передатчика является то, что он не имеет возможности доведения информации до корреспондента находящегося в «мертвой зоне». Под «мертвой зоной» здесь понимается ограниченная область на земной поверхности на дистанции от антенны 0,437-0,447 длины волны λ КНЧ диапазона, где напряженность электромагнитного поля крайненизкочастотного диапазона практически нулевая. Математическое обоснование этого приведено ниже.The disadvantage of this transmitter is that it does not have the ability to bring information to the correspondent located in the "dead zone". The “dead zone" here means a limited area on the earth's surface at a distance from the antenna 0.437-0.447 wavelength λ ELF range, where the electromagnetic field of the ultra-low frequency range is practically zero. The mathematical rationale for this is given below.
Известные аналитические выражения (Никольский В.В., Никольская Т.И. Электродинамика и распространение радиоволн. - М.: ЛИБРОКОМ, 2014, стр. 326) для расчета напряженностей электрической и магнитной составляющих переменного электромагнитного поляWell-known analytical expressions (Nikolsky VV, Nikolskaya TI Electrodynamics and propagation of radio waves. - M .: LIBROKOM, 2014, p. 326) for calculating the electric and magnetic components of an alternating electromagnetic field
где: - ток элементарного излучателя; - длина элементарного излучателя; r - расстояние от излучателя; ω - круговая частота; k - волновое число (для свободного пространства справедливо λ - длина волны рабочей частоты); ε0, ε - электрическая постоянная и относительная диэлектрические проницаемость соответственно (для свободного пространства справедливо ε=1); ϑ - угол между вертикальной осью и направлением на объект (в направлении перпендикулярном к вертикально стоящему излучателю в сферической системе координат ϑ=0,5π, sin ϑ=1, cos ϑ=0) позволяют определить зависимости фаз электрической ψ(r) и магнитной ϕ(r) составляющих электромагнитного поля от расстояния от излучателя. Они определяются отношением величин их вещественных и мнимых частейWhere: - current elementary emitter; - the length of the elementary emitter; r is the distance from the emitter; ω is the circular frequency; k is the wave number (for free space, λ is the wavelength of the working frequency); ε 0 , ε are the electric constant and relative dielectric constant, respectively (for free space, ε = 1 is true); ϑ - the angle between the vertical axis and the direction to the object (in the direction perpendicular to the vertically standing emitter in the spherical coordinate system ϑ = 0.5π, sin ϑ = 1, cos ϑ = 0) allow us to determine the phase dependences of the electric ψ (r) and magnetic ϕ (r) components of the electromagnetic field from a distance from the emitter. They are determined by the ratio of the values of their real and imaginary parts
На практике удобнее использовать расстояния нормированные к длине волны излучаемого колебания После несложных преобразований получим:In practice, it is more convenient to use distances normalized to the wavelength of the emitted oscillation After simple transformations we get:
Теперь напряженности электрической и магнитной составляющих поля могут быть представлены следующим образом, принятым для комплексных величин:Now, the electric and magnetic field components can be represented as follows, adopted for complex quantities:
Отсюда видно, что при ψ(r)=±0.5π и ϕ(rn)=±0.5π cos(ψn)=0 и cos(ϕn)=0, что означает равенство нулю вещественных значений электрической и магнитной составляющих поля. При одновременности такого события поле принимает чисто реактивный характер, т.к. напряженности электрического и магнитного поля характеризуются только своими мнимыми составляющими комплексных характеристик.This shows that for ψ (r) = ± 0.5π and ϕ (r n ) = ± 0.5π cos (ψ n ) = 0 and cos (ϕ n ) = 0, which means that the real values of the electric and magnetic components of the field are equal to zero . When such an event is simultaneous, the field assumes a purely reactive character, since electric and magnetic fields are characterized only by their imaginary components of complex characteristics.
На Фиг. 1 и Фиг. 2 представлены графики изменений фаз электрической ψ1(rn) и магнитной ϕ1(rn) напряженностей поля и разность фаз этих векторов χn в зависимости от расстояния нормированного к длине волны рабочей частоты, рассчитанные по приведенным выше формулам. Наибольший интерес в рассматриваемом диапазоне представляет ближняя зона излучения, характеризуемая условием r<<λ. По этой причине график ограничен значением нормированного расстояния rn=1, что соответствует расстоянию от излучателя равному r=λ.In FIG. 1 and FIG. Figure 2 shows graphs of the phase changes of the electric ψ1 (r n ) and magnetic ϕ1 (r n ) field strengths and the phase difference of these vectors χ n depending on the distance of the operating frequency normalized to the wavelength, calculated according to the above formulas. Of greatest interest in the range under consideration is the near radiation zone, characterized by the condition r << λ. For this reason, the graph is limited by the value of the normalized distance r n = 1, which corresponds to a distance from the emitter equal to r = λ.
Анализ графиков на Фиг. 1 и Фиг. 2 показал, что между значениями расстояния rn=0,437…0,447, r=(0,437…0,447)λ фаза напряженности электрического поля меняется в пределах от +90° до +87,5°, фаза напряженности магнитного поля меняется в пределах от -90° до -87,5° и, следовательно, на этом интервале cosψn=0…0,044, cosϕn=0…-0,044.The graph analysis in FIG. 1 and FIG. 2 showed that between the distance values r n = 0.437 ... 0.447, r = (0.437 ... 0.447) λ, the phase of the electric field varies from + 90 ° to + 87.5 °, the phase of the magnetic field varies from -90 ° to -87.5 ° and, therefore, in this interval cosψ n = 0 ... 0,044, cosϕ n = 0 ... -0,044.
Среднее значение вектора Пойнтинга определяется аналитическим выражением: Фазы векторных величин и и их разность определены выше. Угол между векторами остается постоянным и равным γ=0,5π. Расчетное соотношение для вектора Пойнтинга может быть представлено в следующем виде: Длина диполя и расстояние r нормировались к длине волны λ. При расчете вектора Пойнтинга приняты следующие условия: Im=1А, ε=1 (справедливо для свободного пространства), нормированная длина волны λn=1. Результат расчета представлен на графике Фиг. 3. Величина вектора Пойнтинга на графике обозначена Pn. График наглядно продемонстрировал наличие существенного падения энергии сигнала в области распространения 0,437λ…0,447λ.The average value of the Poynting vector is determined by the analytical expression: Phases of vector quantities and and their difference is defined above. The angle between the vectors remains constant and equal to γ = 0.5π. The calculated ratio for the Poynting vector can be represented as follows: Dipole length and the distance r was normalized to the wavelength λ. When calculating the Poynting vector, the following conditions are accepted: I m = 1A, ε = 1 (valid for free space), normalized wavelength λ n = 1. The calculation result is shown in the graph of FIG. 3. The value of the Poynting vector on the graph is denoted by P n . The graph clearly demonstrated the presence of a significant drop in signal energy in the propagation region of 0.437λ ... 0.447λ.
Таким образом, можно сделать вывод о существовании «мертвой зоны» в этом интервале расстояний от излучателя, характеризуемой существенно низкими значениями уровней электрической и магнитной напряженностей поля.Thus, we can conclude that there is a "dead zone" in this range of distances from the emitter, characterized by substantially low values of the levels of electric and magnetic field strengths.
Все известные радиопередатчики крайненизкочастотного диапазона не имеют устройств, исключающих возможность доведения информации до корреспондента находящегося в «мертвой зоне».All known ultra-low frequency transmitters do not have devices that exclude the possibility of bringing information to the correspondent located in the "dead zone".
Целью изобретения является доведение сигнала крайненизкочастотного диапазона до корреспондента в условиях отсутствия информации о точных его координатах и находящегося в области «мертвой зоны».The aim of the invention is to bring the signal of the ultra-low frequency range to the correspondent in the absence of information about its exact coordinates and located in the "dead zone".
Поставленная цель достигается тем, что в состав радиопередатчика крайненизкочастотного диапазона, содержащего пульт управления, возбудитель и усилитель мощности, причем информационный выход пульта управления соединен с информационным входом возбудителя, а выход цепи управления пульта управления соединен с входом цепи управления возбудителя, информационный выход возбудителя соединен с информационным входом усилителя мощности, выход цепи управления возбудителя соединен с входом цепи управления усилителя мощности, к выходу которого подключается антенный фидер, дополнительно включен блок коррекции рабочей частоты, информационный вход которого. соединен с информационным выходом пульта управления, а его вход цепи управления соединен с выходом цепи управления пульта управления, информационный выход блока коррекции рабочей частоты соединен с информационным входом возбудителя, а его выход цепи управления соединен с входом цепи управления возбудителя.This goal is achieved by the fact that in the radio transmitter of the ultra-low-frequency range, containing the control panel, pathogen and power amplifier, the information output of the control panel is connected to the information input of the pathogen, and the output of the control circuit of the control panel is connected to the input of the control circuit of the pathogen, the information output of the pathogen is connected to information input of the power amplifier, the output of the control circuit of the pathogen is connected to the input of the control circuit of the power amplifier, to the output of which an antenna feeder is connected, an operating frequency correction block is also included, the information input of which. connected to the information output of the control panel, and its input of the control circuit is connected to the output of the control circuit of the control panel, the information output of the operating frequency correction unit is connected to the information input of the pathogen, and its output of the control circuit is connected to the input of the control circuit of the pathogen.
На Фиг. 4 представлена блок-схема предлагаемого радиопередатчика крайненизкочастотного диапазона. Обозначения, принятые на Фиг. 4, следующие:In FIG. 4 presents a block diagram of the proposed transmitter ultra-low frequency range. The designations adopted in FIG. 4, the following:
1. - пульт управления;1. - control panel;
2. - блок коррекции рабочей частоты;2. - operating frequency correction unit;
3. - возбудитель;3. - pathogen;
4. - усилитель мощности.4. - power amplifier.
Работа радиопередатчика происходит следующим образом. С пульта управления оператором подается команда на включение блока коррекции, возбудителя и усилителя мощности. По этой команде на все указанные элементы радиопередатчика поступают питающие напряжения. По получении по цепям управления подтверждения о готовности к работе всех указанных элементов радиопередатчика, оператором с пульта управления по цепи управления вводится команда на настройку всех указанных элементов радиопередатчика на рабочую частоту ƒp1. The operation of the radio transmitter is as follows. From the operator’s control panel, a command is issued to turn on the correction unit, pathogen and power amplifier. By this command, all the specified elements of the radio transmitter receive power voltage. Upon receipt by the control circuits of confirmation of the readiness for operation of all the indicated elements of the radio transmitter, an operator from the control panel via the control circuit enters a command to tune all of the indicated elements of the radio transmitter to the operating frequency ƒ p1.
Алгоритм функционирования блока коррекции рабочей частоты предусматривает последовательную работу на 2-х частотах. В начале сеанса передачи информации блок коррекции транслирует команду с пульта управления на настройку возбудителя и усилителя мощности на рабочую частоту ƒp1. По завершении настройки возбудителя, предназначенного для формирования гармонического колебания рабочей частоты радиопередатчика (Радиотехника: Энциклопедия/ Под ред. Ю.Л. Мазора, Е.А. Мачусского, В.И. Правды. - М.: ДМК Пресс, 2016, стр. 334), и усилителя мощности и получении оператором сигнала от указанных элементов радиопередатчика о готовности их к работе, с пульта управления по информационной цепи на блок коррекции поступает информационный сигнал, который транслируется по - информационной цепи на возбудитель, который формирует информационный сигнал на рабочей частоте ƒр1 и передает его на информационный вход усилителя мощности для его усиления и передачи в эфир. Одновременно в блоке коррекции информационный сигнал записывается в память блока коррекции и определяется номинал частоты ƒp2 по формуле ƒр2=ƒp1K, где - постоянная величина.The functioning algorithm of the operating frequency correction unit provides for sequential operation at 2 frequencies. At the beginning of the information transfer session, the correction unit transmits a command from the control panel to adjust the pathogen and power amplifier to the operating frequency ƒ p1. Upon completion of the adjustment of the pathogen intended for the formation of harmonic oscillations in the operating frequency of the radio transmitter (Radio Engineering: Encyclopedia / Ed. By Yu.L. Mazor, E.A. Machussky, V.I. Pravda. - M.: DMK Press, 2016, p. 334), and the power amplifier and the operator receiving a signal from the indicated elements of the radio transmitter about their readiness for work, an information signal is transmitted from the control panel via the information circuit to the correction unit, which is transmitted via the information circuit to the pathogen, which forms the information th signal at the operating frequency ƒ p1 and transmits it to the information input of the power amplifier for its amplification and broadcasting. At the same time, in the correction block, an information signal is recorded in the memory of the correction block and the frequency rating ƒ p2 is determined by the formula ƒ p2 = ƒ p1 K, where is a constant value.
После окончания передачи информации на частоте ƒp1 блок коррекции в автоматическом режиме по шине управления передает команду на возбудитель и на усилитель мощности перестроиться на частоту ƒp2 и по завершении перестройки передает на возбудитель по информационной цепи записанную ранее информацию, переданную на частоте ƒp1. В этом случае, если на частоте ƒр1 корреспондент оказывается в «мертвой зоне», то на частоте ƒр2 он гарантированно выходит из нее. Частота ƒр2 определяется из условия, что нижняя граница «мертвой зоны» на частоте ƒp1 с длиной волны λ1 является верхней границей «мертвой зоны» волны частоты ƒр2 поскольку 0,437 и 0,447 - нормированные к длине волны рабочей частоты λ нижняя и верхняя границы «мертвой зоны».After the transfer of information at a frequency of ƒ p1 is completed, the correction unit automatically sends a command to the pathogen on the control bus and tunes to the frequency amplifier ƒ p2 on the power amplifier and, upon completion of tuning, transmits previously recorded information transmitted at frequency ƒ p1 to the pathogen through the information circuit. In this case, if at the frequency ƒ p1 the correspondent is in the “dead zone”, then at the frequency ƒ p2 he is guaranteed to get out of it. The frequency ƒ p2 is determined from the condition that the lower boundary of the "dead zone" at a frequency of ƒ p1 with a wavelength of λ 1 is the upper boundary of the "dead zone" of a frequency wave of ƒ p2 since 0.437 and 0.447 are normalized to the operating frequency wavelength λ lower and upper boundaries "Dead zone".
Таким образом, при использовании блока коррекции рабочей частоты, обеспечивающего дублирование передачи информации на двух частотах, перекрывающих «мертвую зону», позволяет существенно повысит доведение информации в КНЧ диапазоне до корреспондента.Thus, when using the operating frequency correction unit, which provides duplication of information transmission at two frequencies overlapping the “dead zone”, it will significantly increase the transmission of information in the ELF range to the correspondent.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018117783A RU2706221C1 (en) | 2018-05-14 | 2018-05-14 | Extremely low frequency range radio transmitter |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018117783A RU2706221C1 (en) | 2018-05-14 | 2018-05-14 | Extremely low frequency range radio transmitter |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2706221C1 true RU2706221C1 (en) | 2019-11-15 |
Family
ID=68579556
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018117783A RU2706221C1 (en) | 2018-05-14 | 2018-05-14 | Extremely low frequency range radio transmitter |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2706221C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU215322U1 (en) * | 2022-03-14 | 2022-12-08 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-Морского Флота "Военно-морская академия имени Адмирала флота Советского Союза Н.Г. Кузнецова" | DEVICE FOR AUTOMATIC TURNING ON OF RADIO TRANSMITTING DEVICE |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3346155A1 (en) * | 1983-12-21 | 1985-07-04 | Licentia Patent-Verwaltungs-Gmbh, 6000 Frankfurt | FLIGHT BODY FOR INTERFERENCE WITH GROUND-BASED TRANSMITTER RECEIVING DEVICES |
US5669062A (en) * | 1994-10-27 | 1997-09-16 | Motorola, Inc. | Methods of demand-based adaptive channel reuse for telecommunications systems |
RU58829U1 (en) * | 2006-06-26 | 2006-11-27 | Валерий Сергеевич Никитин | SHIP DIRECT RADIO SYSTEM |
RU161758U1 (en) * | 2015-06-02 | 2016-05-10 | Открытое акционерное общество "Горьковский завод аппаратуры связи им. А.С. Попова" | TRANSMISSION TREATMENT OF A MEDIUM-WAVE GROUND RADIO STATION |
-
2018
- 2018-05-14 RU RU2018117783A patent/RU2706221C1/en active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3346155A1 (en) * | 1983-12-21 | 1985-07-04 | Licentia Patent-Verwaltungs-Gmbh, 6000 Frankfurt | FLIGHT BODY FOR INTERFERENCE WITH GROUND-BASED TRANSMITTER RECEIVING DEVICES |
US5669062A (en) * | 1994-10-27 | 1997-09-16 | Motorola, Inc. | Methods of demand-based adaptive channel reuse for telecommunications systems |
RU58829U1 (en) * | 2006-06-26 | 2006-11-27 | Валерий Сергеевич Никитин | SHIP DIRECT RADIO SYSTEM |
RU161758U1 (en) * | 2015-06-02 | 2016-05-10 | Открытое акционерное общество "Горьковский завод аппаратуры связи им. А.С. Попова" | TRANSMISSION TREATMENT OF A MEDIUM-WAVE GROUND RADIO STATION |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU215322U1 (en) * | 2022-03-14 | 2022-12-08 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-Морского Флота "Военно-морская академия имени Адмирала флота Советского Союза Н.Г. Кузнецова" | DEVICE FOR AUTOMATIC TURNING ON OF RADIO TRANSMITTING DEVICE |
RU2811914C1 (en) * | 2023-02-03 | 2024-01-18 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-Морского Флота "Военно-морская академия имени Адмирала флота Советского Союза Н.Г. Кузнецова" | Method for automatically turning on radio transmitting device |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8766482B2 (en) | High efficiency and power transfer in wireless power magnetic resonators | |
US4809009A (en) | Resonant antenna | |
US20160111890A1 (en) | Simultaneous transmission and reception of guided surface waves | |
US20230142689A1 (en) | Rf receiver | |
EP3353793A1 (en) | Rf receiver | |
RU2706221C1 (en) | Extremely low frequency range radio transmitter | |
CN114487523A (en) | Distributed microwave radiation source field intensity coherent synthesis method and system | |
CN106255246A (en) | The electrical control method of power equipment | |
Peng et al. | A 24-GHz low-cost continuous beam steering phased array for indoor smart radar | |
US3189901A (en) | Method of producing ionization and luminous emission in a gas or vapor and apparatus for use therein | |
US1966491A (en) | Antenna system | |
Wan et al. | A method to calculate the conversion efficiency of a rectenna | |
US11349340B2 (en) | System and method for optimizing the sensing of electromagnetic waves | |
Barrick | Miniloop antenna operation and equivalent circuit | |
KR20120088266A (en) | Wireless power transmitter and wireless power transferring method thereof | |
Liashuk et al. | Small monopole transceiver antenna for medium frequencies | |
RU2490761C2 (en) | Double-coil frame antenna in protective housing | |
US10148007B2 (en) | Method and apparatus for electromagnetic field manipulation using near-field and far-field sensing | |
Suneel Varma et al. | Time‐modulated multi‐tone antenna array for wireless information and power transfer | |
US2140145A (en) | Antenna system | |
Sam | Corner Reflector Antenna Design for Interference Mitigation between FM Broadcasting and Aeronautical Ground to Air Communication Radios | |
Reja et al. | Design a microwave transmitter using magnetron and two layers waveguides | |
US20200350784A1 (en) | Wireless near-field self-resonant impulse receiver | |
Bjorninen et al. | Design and non-invasive design verification of a slot-type passive UHF RFID tag | |
US3412403A (en) | Radiating tuned inductance coil antenna |