RU2796792C1 - Передающий комплекс связи системы связи сверхнизкочастотного и крайненизкочастотного диапазона с глубокопогруженными и удаленными объектами - Google Patents
Передающий комплекс связи системы связи сверхнизкочастотного и крайненизкочастотного диапазона с глубокопогруженными и удаленными объектами Download PDFInfo
- Publication number
- RU2796792C1 RU2796792C1 RU2022111646A RU2022111646A RU2796792C1 RU 2796792 C1 RU2796792 C1 RU 2796792C1 RU 2022111646 A RU2022111646 A RU 2022111646A RU 2022111646 A RU2022111646 A RU 2022111646A RU 2796792 C1 RU2796792 C1 RU 2796792C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- frequency
- antenna
- communication
- extremely low
- deep
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Использование: изобретение относится к области электрорадиотехники, а именно к технике связи сверхнизкочастотного и крайненизкочастотного диапазона, и может быть использовано для передачи сигналов на глубокопогруженные и удаленные объекты. Технический результат: снижение размеров антенной системы и сокращение времени устранения неисправности антенны. Сущность: передающий комплекс связи системы связи сверхнизкочастотного и крайненизкочастотного диапазона с глубокопогруженными и удаленными объектами, содержащий задающий генератор, представляющий собой преобразователь частоты со звеном постоянного тока, генераторы, работающие в диапазоне 0,1-10 Гц, дополнительно содержит холодильную машину и три антенны-рамки, причем каждая из антенн-рамок подключена к одному из трех генераторов, при этом проводники в антеннах-рамках изготовлены из медных трубок, по которым пропускается хладагент. 2 ил.
Description
Изобретение относится к области электрорадиотехники, а именно к технике связи сверхнизкочастотного и крайненизкочастотного диапазона, и может быть использовано для передачи сигналов на глубокопогруженные и удаленные объекты. Технический результат: существенное снижение размеров антенной системы и сокращение времени устранения неисправности антенны.
Известна система связи сверхнизкочастотного и крайненизкочастотного (СНЧ-КНЧ) диапазона с глубокопогруженными и удаленными объектами (Патент РФ №2188439 от 27.08.2002 г.).
Унифицированный генераторно-измерительный комплекс крайне низких и сверхнизких частот содержащий п генераторов синусоидального тока, нагруженных на протяженные, низко расположенные горизонтально ориентированные передающие антенны с заземлителями на концах, причем регистрации излучения, создаваемого КНЧ-СНЧ генераторами осуществляется с помощью измерительного комплекса, состоящего из различных датчиков геофизических величин.
Наиболее близкой к заявленному устройству по технической сущности является «Передающий комплекс связи сверхнизкочастотного и крайненизкочастотного диапазонов с глубокопогруженными и удаленными объектами» (Патент РФ №2653110 от 07.05.2018 г).
Передающий комплекс связи содержит задающий генератор, представляющий собой преобразователь частоты со звеном постоянного тока, генераторы, работающие в диапазоне 0,1-10 Гц, антенную систему, использующую линию электропередачи, и заземлители. В антенную систему, использующую линию электропередачи, дополнительно введены четыре заземленных проводника, размещенные с четырех сторон в непосредственной близости от вертикального заземленного конца антенной системы.
Недостатком, аналога и прототипа, является многокилометровый размер антенной системы, использующей 3-х фазную линию электропередачи (ЛЭП), и значительное время, требуемое для поиска и устранения неисправности ЛЭП.
Целью изобретения является снижение габаритов антенного устройства СНЧ-КНЧ диапазонов и сокращение времени, необходимого для ремонта антенны.
Поставленная цель достигается тем, что передающий комплекс связи системы связи сверхнизкочастотного и крайненизкочастотного диапазона с глубокопогруженными и удаленными объектами, содержащий задающий генератор, представляющий собой преобразователь частоты со звеном постоянного тока, генераторы, работающие в диапазоне 0,1 - 10 Гц, отличающийся тем, что дополнительно введены три антенны-рамки и холодильная машина, причем, каждая из антенн-рамок подключена к одному из трех генераторов, при этом, проводники в антеннах-рамках изготовлены из медных трубок, по которым пропускается хладагент.
Блок-схема передающего комплекса системы связи сверхнизкочастотного и крайненизкочастотного диапазона с глубокопогруженными и удаленными объектами представлена на Фиг. 1.
Обозначения, принятые на Фиг. 1:
1- задающий генератор;
2- генераторы;
3- антенна - рамка;
4- холодильная машина;
Функционирование передающего комплекса связи. Как показано на Фиг. 1, нагрузкой каждого из 3-х генераторов является антенна-рамка. Как правило, антенны-рамки не используются в качестве передающих антенн из-за относительно больших потерь энергии в проводах антенны-рамки. В предлагаемом варианте снижение потерь в антенне должно быть обеспечено за счет использования хладагента холодильной машины [1. info@pvholod.ru], пропускаемого внутри медной трубки образующей антенну-рамку.
Сопряжение антенны-рамки с холодильной машиной представлено на Фиг. 2.
Обозначения, принятые на Фиг. 2:
5 - контактная клемма для подключения выхода генератора к антенне-рамке;
6 - блок сопряжения патрубка от холодильной машины с медной трубкой антенны-рамки, включающий патрубок из диэлектрика (например, фторопласта);
7- контактная клемма для заземления антенны-рамки;
8 - патрубки холодильной машины, подводящий и выводящий хладагент, охлаждающий медный проводник антенны-рамки;
Патрубок из диэлектрика в блоке 6 изолирует антенну-рамку от металлического трубопровода холодильной машины и пропускает хладагент в антенну-рамку.
Для расчета параметров антенн-рамок необходима оценка требуемого уровня излученной энергии. С этой целью определим требуемую напряженность магнитного поля, создаваемого антенной-рамкой, из условия равной напряженности магнитного поля Нп, создаваемого антенной - прототипом.
В качестве примера расчета параметров антенны-рамки зададимся параметрами передающего комплекса связи прототипа:
- мощность передающего устройства РП=100 кВт.;
- размер антенной системы, использующей 3-х фазную линию электропередачи (ЛЭП), l=60 км;
- тип провода ЛЭП АС-95 с удельным активным сопротивлением при 20°С R0=0,3 Ом/км [2.https;//linjaopory.ru/provod-as-95-16-diametr-sechenie-i-drugie-xarakteristiki/]. Из условия равенства мощности, рассеиваемой в каждом из 3-х проводов ЛЭП (~ 0,33 РП) определяется величина максимально тока I в каждом проводе. Это условие записывается следующим образом:
Рассчитанное значение тока в каждом проводе соответствует его максимальной величине и равно I=60,83 А. Поскольку противоположный конец провода заземлен при передаче информации, то его значение в точке заземления равно 0. Для рассматриваемого случая, когда длина волны на верхней рабочей частоте существенно больше длины излучателя (ближняя зона), ток в проводе убывает монотонно по закону l-1 [3. Справочник по радиоэлектронике. Под ред. А.А. Куликовского. Т1. - М.: Энергия, 1967.] среднее значение тока в излучателе равно половине его максимального значения Ic=0,5I, т.е. Ic=30,415А. Рассчитаем напряженность магнитного поля, возбуждаемого током Ic в антенне-проводнике. Расчет произведем по известной формуле [4. В.В. Никольский, Т.И. Никольская Электродинамика и распространение радиоволн. - М.: Либроком, 2014.]:
где: r - расстояние от излучателя, принято равным 1 м;
θ=0,5 π - угол между осью провода-излучтеля и перпендикулярным к оси направлением.
Рассчитанное по формуле 2 значение напряженности магнитного поля составило Hm=1,452⋅105 А/м.
Таким образом, каждая из антенн-рамок должна создавать напряженность магнитного поля не менее чем каждая антенна провод прототипа 1,452⋅105 А/м.
По принципу построения антенна-рамка может быть уподоблена соленоиду. В этом случае величина напряженности магнитного поля Н одного витка соленоида рассчитывается по формуле [5. Справочник по физике. Формулы, таблицы, схемы. Под ред. X. Штекера. - М.: Техносфера, 2009, 1264 с.]:
где: к - число витков соленоида;
rk - радиус витка, м;
I - ток в витке соленоида, А.
На основании формулы 3 построены графики зависимости тока в витке соленоида Iк от изменения количества витков к, при условии создаваемой соленоидом напряженности магнитного поля Н=1,452⋅105 А/м, равной напряженности, создаваемой антенной проводом прототипа, и радиусах витков соленоида rk=0,1 м (I1к), rк=0,2 м (I2к) и rk=0,4 м (I3к).
Анализ графиков показал, что заданная напряженность магнитного поля антенны-рамки 1,452⋅105А/м может быть обеспечена меньшим током и меньшим количеством витков при меньшем радиусе витка. По этой причине предпочтительнее выглядит вариант реализации соответствующий rk=0,1 м (I1к)- В этом случае ток в витках соленоида должен быть равен 300 А и число витков должно быть равным 100.
При известной мощности генератора, работающего на соленоид, равной 33,3 кВт, и известной величине тока равного 300 А, с помощью формулы 1. определим сопротивление нагрузки Rн=6,6 Ом. Общая длина проводника соленоида в этом случае равна l=к⋅2π rk=62,8 м.
С целью определения параметров соленоида, определим требуемое погонное сопротивление проводника соленоида ρс=Rн/ l=0,105 Ом/м. Определим требуемую площадь поперечного сечения медного провода, которая обеспечит требуемое сопротивление 6,6 Ом, сравнив удельное сопротивление медного провода ρм=0,0175 Ом⋅мм2/м с погонным сопротивлением проводника соленоида ρс=0,105 Ом/м. Отношение ρс/ ρм=6, таким образом, определили, что при одинаковой длине медных проводов у одного сопротивление снизилось в 6 раз за счет увеличения в 6 раз площади поперечного сечения S проводника соленоида. Площадь погонного удельного сопротивления медного проводника 1 мм2. Отсюда определяем площадь поперечного сопротивления провода соленоида S равной 6 мм2. Далее учтем, что в середине проводника соленоида должно быть отверстие для прохождения хладагента. Примем радиус отверстия равным 0,02 м. В этом случае площадь меди в трубке-соленоиде определяется соотношением S=πr1 2-πr2 2=6 мм2. Отсюда, при известных величинах S=6 мм2 и r2-1 мм2, находим r1=1,382 мм.
С учетом того, что в прототипе три провода, необходимо использовать три антенны-рамки, при этом токи в рамках должны быть однонаправлены.
Холодильная машина должна обеспечивать постоянство температуры медных трубок антенн-рамок на заданном уровне, например, не более 20°С.
Известно [6. https://ipmet.ru/udelnoe-soprotivlenie-medi-formula-dlya-vychisleniya], что при снижении температуры металлического проводника, в том числе и медного, на 1°С сопротивление металлических проводников на снижается на 0,4%. Например, снижение температуры с 20°С до 0°С позволит снизить сопротивление антенны-рамки на 8%, и одновременно увеличит величину тока и напряженность генерируемого магнитного поля, а также снизит потери энергии на нагрев проводников антенны-рамки.
Таким образом, реализуя модель построения антенны как антенну-рамку, обеспечивающую такую же напряженность ЭМП как и многокилометровая антенна прототипа, решается проблема существенного снижения габаритов антенного устройства СНЧ-КНЧ диапазонов и времени устранения неисправности антенны за счет возможности относительно быстрого восстановления антенны ее заменой на исправную по сравнению с необходимым временем восстановления антенны, использующей ЛЭП.
Claims (1)
- Передающий комплекс связи системы связи сверхнизкочастотного и крайненизкочастотного диапазона с глубокопогруженными и удаленными объектами, содержащий задающий генератор, представляющий собой преобразователь частоты со звеном постоянного тока, генераторы, работающие в диапазоне 0,1-10 Гц, отличающийся тем, что дополнительно введены холодильная машина и три антенны-рамки, причем каждая из антенн-рамок подключена к одному из трех генераторов, при этом проводники в антеннах-рамках изготовлены из медных трубок, по которым пропускается хладагент.
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2796792C1 true RU2796792C1 (ru) | 2023-05-29 |
Family
ID=
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102598551B (zh) * | 2009-06-03 | 2016-06-08 | 马歇尔无线电遥测股份有限公司 | 用于透地通信的系统和方法 |
RU2590899C2 (ru) * | 2014-10-21 | 2016-07-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации | Система связи сверхнизкочастотного и крайненизкочастотного диапазона с глубокопогруженными и удаленными объектами - 2 |
RU2626070C1 (ru) * | 2016-09-12 | 2017-07-21 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации | Система связи сверхнизкочастотного и крайненизкочастотного диапазона с глубокопогруженными и удаленными объектами - 6 |
RU2653110C1 (ru) * | 2017-03-06 | 2018-05-07 | Закрытое акционерное общество "Проектно-конструкторское бюро "РИО" | Передающий комплекс связи сверхнизкочастотного и крайненизкочастотного диапазонов с глубокопогруженными и удаленными объектами |
RU2766153C1 (ru) * | 2020-10-30 | 2022-02-08 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Балтийский федеральный университет имени Иммануила Канта" (БФУ им. И. Канта) | Система связи сверхнизкочастотного и крайненизкочастотного диапазона с глубокопогруженными и удаленными объектами |
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102598551B (zh) * | 2009-06-03 | 2016-06-08 | 马歇尔无线电遥测股份有限公司 | 用于透地通信的系统和方法 |
RU2590899C2 (ru) * | 2014-10-21 | 2016-07-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации | Система связи сверхнизкочастотного и крайненизкочастотного диапазона с глубокопогруженными и удаленными объектами - 2 |
RU2626070C1 (ru) * | 2016-09-12 | 2017-07-21 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации | Система связи сверхнизкочастотного и крайненизкочастотного диапазона с глубокопогруженными и удаленными объектами - 6 |
RU2653110C1 (ru) * | 2017-03-06 | 2018-05-07 | Закрытое акционерное общество "Проектно-конструкторское бюро "РИО" | Передающий комплекс связи сверхнизкочастотного и крайненизкочастотного диапазонов с глубокопогруженными и удаленными объектами |
RU2766153C1 (ru) * | 2020-10-30 | 2022-02-08 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Балтийский федеральный университет имени Иммануила Канта" (БФУ им. И. Канта) | Система связи сверхнизкочастотного и крайненизкочастотного диапазона с глубокопогруженными и удаленными объектами |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2409883C1 (ru) | Способ и устройство для передачи электрической энергии | |
RU2473160C2 (ru) | Способ и устройство для передачи электрической энергии | |
Smith | Short low loss AM antenna | |
JP5732307B2 (ja) | 共鳴式非接触給電システム | |
CN103026436A (zh) | 具备散热构造的无线电力传输系统及送受电装置 | |
CN108110908A (zh) | 非对称线圈磁耦合谐振无线电能传输系统及方法 | |
CN103312048B (zh) | 一种频率可调式无线电能传输装置 | |
EP3192121A1 (en) | Simultaneous multifrequency receive circuits | |
de Freitas et al. | A novel method for data and power transmission through metallic structures | |
RU2796792C1 (ru) | Передающий комплекс связи системы связи сверхнизкочастотного и крайненизкочастотного диапазона с глубокопогруженными и удаленными объектами | |
Nakamura et al. | Radiation from the transmission line with an acute bend | |
CN113901744A (zh) | 基于差分进化算法的谐振式无线电能传输方法 | |
RU2339960C1 (ru) | Способ контроля технического состояния высоковольтного электроэнергетического оборудования | |
JP2018530292A5 (ru) | ||
CN105509109B (zh) | 微波炉 | |
RU2611603C1 (ru) | Система связи сверхнизкочастотного и крайненизкочастотного диапазона с глубокопогруженными и удаленными объектами | |
Rangel et al. | Hexverter–based optimal low frequency ac transmission system | |
Kuwabara et al. | Method of implementing radiation resistance to analysis model for radiated emission using chain parameter matrix | |
CN108539869A (zh) | 一种无线充电发射器及无线充电系统 | |
CN112491167A (zh) | 应用于电网输电线路监测设备的微波无线供电系统及方法 | |
CN111934566A (zh) | 多氮化镓肖特基二极管串并联结构的大功率微波整流电路 | |
US2283619A (en) | Radio antenna system | |
US2157159A (en) | Antenna system | |
RU2697026C1 (ru) | Индивидуальный маломощный источник электрической энергии | |
CN110213876A (zh) | 一种四翼型射频四极场加速器腔体的配水系统 |