RU44437U1

RU44437U1 - OVERLOW FREQUENCY RADIO STATION

Info

Publication number: RU44437U1
Application number: RU2004128523/22U
Authority: RU
Inventors: В.С. Волосевич; Н.Г. Коваленко; Г.С. Нероба; А.П. Обухов; Л.А. Собчаков; А.Г. Сонников; Ю.В. Фесенко
Priority date: 2004-09-16
Filing date: 2004-09-16
Publication date: 2005-03-10

Abstract

Предлагаемое техническое решение относится к области радиотехники, а именно к технике связи сверхнизкочастотного (СНЧ) диапазона, и может быть использовано при разработке радиопередающих станций для повышения их излучательных характеристик и организации экономичного режима эксплуатации при фиксированной излучаемой мощности.The proposed technical solution relates to the field of radio engineering, namely, the communication technology of the ultra-low-frequency (VLF) range, and can be used in the development of radio transmitting stations to increase their emissive characteristics and organize an economical mode of operation with a fixed radiated power.

Заявляемая конструкция СНЧ-радиостанции решает задачу повышения величины электромагнитного поля в дальней зоне при работе одним радиопередающим модулем (РПМ) и одновременной организации экономичного режима эксплуатации при фиксированной излучаемой мощности.The inventive design of the UHF radio station solves the problem of increasing the magnitude of the electromagnetic field in the far zone when operating with one radio transmitting module (RPM) and at the same time organizing an economical operating mode with a fixed radiated power.

Устройство содержит первый и второй дистанционно разнесенные идентичные радиопередающие модули РПМ 1 и РПМ 2. Каждый РПМ включает последовательно соединенные блок управления 1, возбудитель 2 и усилитель мощности 3, а также согласующее устройство 4 и горизонтальную заземленную на концах антенну 5. Кроме того, устройство снабжено фидерной линией бив каждый РПМ введены дополнительный блок управления 7, согласующий трансформатор 8 с переменным коэффициентом трансформации и блок коммутации 9. При этом второй и третий выходы блока управления 1 соединены соответственно со вторым входом усилителя мощности 3 и первым входом согласующего устройства 4, первый, второй и третий входы блока коммутации 9 соединены соответственно с выходами усилителя мощности 3, согласующего трансформатора 8 и согласующего устройства 4. Первый и третий выходы блока коммутации 9 подключены соответственно к первому входу согласующего трансформатора 8 и третьему входу согласующего устройства 4, второй вход/выход блока коммутации 9 соединен со вторым входом/выходом согласующего устройства 4. Первый, второй и третий выходы дополнительного блока управления 7 подключены соответственно к входу блока управления 1, второму входу согласующего трансформатора 8 и четвертому входу блока коммутации 9, четвертый выход которого соединен с антенной 5, шестой выход - подключен к первому входу дополнительного блока управления 7. При этом пятый вход/выход блока коммутации РПМ 1 и пятый вход/выход блока коммутации РПМ 2 соединены между собой фидерной линией 6, а вторые входы/выходы дополнительных блоков управления РПМ 1 и РПМ 2 объединены линией передачи сигналов управления 10.The device contains the first and second remotely spaced identical radio transmitting modules RPM 1 and RPM 2. Each RPM includes a serially connected control unit 1, exciter 2 and power amplifier 3, as well as a matching device 4 and a horizontal antenna grounded at the ends 5. In addition, the device is equipped with An additional control unit 7, a matching transformer 8 with a variable transformation ratio and a switching unit 9, is introduced by the feeder line after each RPM. Moreover, the second and third outputs of the control unit 1 Din respectively with the second input of the power amplifier 3 and the first input of the matching device 4, the first, second and third inputs of the switching unit 9 are connected respectively to the outputs of the power amplifier 3, the matching transformer 8 and the matching device 4. The first and third outputs of the switching unit 9 are connected respectively to the first input of the matching transformer 8 and the third input of the matching device 4, the second input / output of the switching unit 9 is connected to the second input / output of the matching device 4. The first, second and three The outputs of the additional control unit 7 are connected respectively to the input of the control unit 1, the second input of the matching transformer 8 and the fourth input of the switching unit 9, the fourth output of which is connected to the antenna 5, the sixth output is connected to the first input of the additional control unit 7. In this case, the fifth input / the output of the switching unit RPM 1 and the fifth input / output of the switching unit RPM 2 are connected by a feeder line 6, and the second inputs / outputs of the additional control units RPM 1 and RPM 2 are connected by a control signal transmission line Lenia 10.

Description

Известна радиостанция СНЧ-диапазона ["Long-Range Communications at Extremely Low Frequencies", Steven L. Bernstein и др.. Proceedings of the IEEE, vol. 62, №3, march 1974 (см. Приложение 1 - оригинал и перевод)], которая состоит из «n» радиопередающих модулей с параллельно ориентированными или взаимно ортогональными синфазно возбуждаемыми заземленными на концах антеннами. Данное техническое решение реализует принцип сложения мощностей отдельных модулей в пространстве и обеспечивает достаточно высокую степень надежности радиостанции в целом.A known UHF radio station ["Long-Range Communications at Extremely Low Frequencies", Steven L. Bernstein et al. Proceedings of the IEEE, vol. 62, No. 3, march 1974 (see Appendix 1 - original and translation)], which consists of "n" radio transmitting modules with parallel-oriented or mutually orthogonal in-phase excited grounded antennas at the ends. This technical solution implements the principle of adding the power of individual modules in space and provides a fairly high degree of reliability of the radio station as a whole.

Однако излученная мощность известной СНЧ-радиостанции уменьшается пропорционально числу неработающих модулей.However, the radiated power of a known VLF radio station decreases in proportion to the number of idle modules.

Наиболее близким по технической сущности к заявленному решению является передающая СНЧ-радиостанция, описанная в патенте РФ №2093863 (публ. 20.10.97 г., Бюллетень №29) "Способ электромагнитного зондирования земной коры с использованием нормированных источников тока". Радиостанция состоит из двух идентичных радиопередающих модулей (РПМ), нагруженных на горизонтальные антенны, выполненные по типу линий электропередач на напряжение 110 кв. Длина антенн составляет 60 км, а расстояние между ними порядка 10 км (см. фиг.1 описания к упомянутому патенту). Каждый РПМ содержит СНЧ-генератор, низкопотенциальный выход которого подключен к рабочему заземлителю антенны, а высокопотенциальный - к входу согласующего устройства, соединенного с антенной, конец которой также заземлен. Наличие двух заземлителей является характерной особенностью СНЧ-антенны, так как возбуждение ненагруженной антенны технически нереализуемо из-за большой величины ее входного сопротивления. Реактивная составляющая сопротивления заземленной антенны имеет индуктивный характер и для ее компенсации применяется согласующее устройство емкостного типа, представляющее собой дискретно-перестраиваемый конденсатор. Схема согласующего устройства выполнена в виде последовательно-параллельного соединения силовых конденсаторных установок, и с помощью ключей, имеющих внешнее управление, может The closest in technical essence to the claimed solution is a transmitting VLF radio station described in RF patent No. 2093863 (publ. 10/20/97, Bulletin No. 29) "Method of electromagnetic sounding of the earth's crust using normalized current sources". The radio station consists of two identical radio transmitting modules (RPMs), loaded on horizontal antennas made by the type of power lines for a voltage of 110 kV. The length of the antennas is 60 km, and the distance between them is about 10 km (see figure 1 of the description of the mentioned patent). Each RPM contains an UHF generator, the low-potential output of which is connected to the working ground electrode of the antenna, and the high-potential output is connected to the input of the matching device connected to the antenna, the end of which is also grounded. The presence of two grounding conductors is a characteristic feature of the VLF antenna, since the excitation of an unloaded antenna is technically not feasible due to the large value of its input impedance. The reactive component of the resistance of the grounded antenna is inductive and a capacitive type matching device, which is a discretely tunable capacitor, is used to compensate for it. The circuit of the matching device is made in the form of a series-parallel connection of power capacitor units, and with the help of keys having external control, it can

изменять свою структуру таким образом, что емкостное сопротивление согласующего устройства на каждой рабочей частоте будет равным индуктивному сопротивлению антенны (а.с. №711640). При этом последовательный колебательный контур, образованный антенной и согласующим устройством, оказывается настроенным в резонанс. В состав СНЧ-генератора входят блок управления, возбудитель и усилитель мощности, который по своему типу относится к классу тиристорных преобразователей напряжения. Блок управления вырабатывает команды на "включение - выключение" усилителя мощности и настройки возбудителя на частоту передаваемого сообщения, а также задает параметры рабочего режима РПМ по частоте. Возбудитель формирует последовательности импульсов управления тиристорным усилителем мощности, с выхода которого напряжение через согласующее устройство поступает на вход соответствующей антенны.change its structure so that the capacitance of the matching device at each operating frequency will be equal to the inductive resistance of the antenna (AS No. 711640). In this case, the sequential oscillatory circuit formed by the antenna and matching device is tuned to resonance. The UHF generator includes a control unit, an exciter and a power amplifier, which in its type belongs to the class of thyristor voltage converters. The control unit generates commands on the "on - off" power amplifier and the pathogen settings on the frequency of the transmitted message, and also sets the parameters of the operating mode of the RPM frequency. The causative agent generates a sequence of control pulses of the thyristor power amplifier, from the output of which the voltage is supplied through the matching device to the input of the corresponding antenna.

СНЧ-радиостанция функционирует в двух режимах. В первом (штатном) - излучение осуществляется одним из РПМ, тогда как другой находится в резерве. Принципы организации системы радиосвязи в СНЧ-диапазоне таковы, что радиостанция в подавляющем числе случаев (более 95%) работает попеременно одним РПМ, в то время как другой находится в резерве, что позволяет поддерживать высокую степень надежности радиостанции в целом. В исключительных случаях оба РПМ включаются синфазно (режим сложения мощностей в пространстве), а координация действий по организации связи осуществляется по кабельной линии с центрального пульта управления. При этом электромагнитное поле, возбуждаемое радиостанцией, удваивается (2E) при удвоении потребляемой мощности (2P). Данный режим используется в тех случаях, когда необходимо увеличить радиус действия радиостанции или передать сообщение за более короткий промежуток времени, повысив отношение сигнал/шум. В такой ситуации при выходе из строя одного из РПМ уровень поля скачкообразно уменьшится до величины (E) и задача регистрации сигнала в заданном предельном удалении выполнена не будет.The VLF radio operates in two modes. In the first (regular) - radiation is carried out by one of the RPM, while the other is in reserve. The principles of organizing a radio communication system in the microwave range are such that the radio station in most cases (more than 95%) operates alternately with one RPM, while the other is in reserve, which allows you to maintain a high degree of reliability of the radio as a whole. In exceptional cases, both RPMs are switched in phase (the mode of adding capacities in space), and coordination of the organization of communication is carried out via a cable line from the central control panel. In this case, the electromagnetic field excited by the radio station doubles (2E) while doubling the power consumption (2P). This mode is used in cases where it is necessary to increase the radius of the radio station or to transmit a message in a shorter period of time, increasing the signal-to-noise ratio. In such a situation, if one of the RPM fails, the field level will drop abruptly to the value (E) and the task of registering the signal at a given maximum distance will not be performed.

Физические особенности механизма излучения сверхнизкочастотных антенн таковы, что их входное сопротивление находится в прямой связи с электрофизическими свойствами подстилающего полупространства. При этом входное сопротивление антенны складывается из двух составляющих - сопротивлений проводов и заземлителей, величина которых не зависит от частоты сигнала, и сопротивления потерь на токи Фуко в земле. Соотношение между ними такое, что в рабочем диапазоне частот радиостанции имеет место практически двукратное изменение входного сопротивления антенны. В то же время передатчик радиостанции развивает номинальную мощность P_N лишь при фиксированном значении входного сопротивления антенны R_A(f₀), соответствующего частоте f₀ При частотах f больше f₀ сопротивление антенны возрастает (R_A(f) больше R_A(f0)) и передатчик The physical features of the radiation mechanism of ultra-low-frequency antennas are such that their input impedance is directly related to the electrophysical properties of the underlying half-space. In this case, the input impedance of the antenna is composed of two components - the resistances of the wires and grounding conductors, the value of which does not depend on the frequency of the signal, and the resistance to loss of Foucault currents in the ground. The relationship between them is such that in the operating frequency range of the radio station there is almost a twofold change in the input impedance of the antenna. At the same time, the transmitter of the radio station develops the rated power P _N only at a fixed value of the antenna input resistance R _A (f ₀ ) corresponding to the frequency f ₀ At frequencies f greater than f ₀ , the antenna resistance increases (R _{A (f) is} greater than R _{A (f0) )} and transmitter

работает как генератор э.д.с., то есть на его выходе поддерживается постоянное напряжение, а мощность, отдаваемая в антенну P_f, становится меньшей величины P_N. При частотах f меньше f₀ (R_A(f) меньше R_A(f0)) на выходе генератора поддерживается постоянное значение тока, а мощность, отдаваемая в антенну P_f, также становится меньшей величины P_N. Данная ситуация является существенным недостатком ближайшего аналога, так как установленная мощность дорогостоящего оборудования радиопередатчика используется не полностью и тем самым ухудшаются потенциально возможные параметры линии связи.operates as an emf generator, that is, a constant voltage is maintained at its output, and the power supplied to the antenna P _f becomes less than the value of P _N. At frequencies f less than f ₀ (R _{A (f)} less than R _{A (f0)} ), a constant current value is maintained at the generator output, and the power supplied to the antenna P _f also becomes smaller than P _N. This situation is a significant drawback of the closest analogue, since the installed power of expensive equipment of the radio transmitter is not fully used and thereby the potential communication line parameters are deteriorating.

Заявляемая конструкция СНЧ-радиостанции решает задачу повышения величины электромагнитного поля в дальней зоне при работе одним РПМ и одновременной организации экономичного режима эксплуатации при фиксированной излучаемой мощности.The inventive design of the UHF radio station solves the problem of increasing the magnitude of the electromagnetic field in the far zone when operating with one RPM and at the same time organizing an economical operating mode with a fixed radiated power.

Поставленная задача решена благодаря тому, что в передающую СНЧ-радиостанцию, включающую первый и второй дистанционно разнесенные идентичные РПМ, каждый из которых содержит последовательно соединенные блок управления, возбудитель и усилитель мощности, а также согласующее устройство и горизонтальную заземленную на концах антенну, введена фидерная линия и в каждый РПМ введены дополнительный блок управления, согласующий трансформатор с переменным коэффициентом трансформации и блок коммутации. При этом второй и третий выходы блока управления соединены соответственно со вторым входом усилителя мощности и первым входом согласующего устройства. Первый, второй и третий входы блока коммутации соединены соответственно с выходами усилителя мощности, согласующего трансформатора и согласующего устройства, первый и третий выходы блока коммутации подключены соответственно к первому входу согласующего трансформатора и третьему входу согласующего устройства, второй вход/выход блока коммутации соединен со вторым входом/выходом согласующего устройства. Первый, второй и третий выходы дополнительного блока управления подключены соответственно к входу блока управления, второму входу согласующего трансформатора и четвертому входу блока коммутации, четвертый выход которого соединен с антенной, а шестой выход подключен к первому входу дополнительного блока управления. При этом пятые входы/выходы блоков коммутации первого и второго РПМ соединены между собой фидерной линией, а вторые входы/выходы дополнительных блоков управления упомянутых модулей объединены линией передачи сигналов управления.The problem is solved due to the fact that a feeder line is introduced into the transmitting VHF radio station, including the first and second remotely spaced identical RPMs, each of which contains a serially connected control unit, exciter and power amplifier, as well as a matching device and a horizontal antenna grounded at the ends and in each RPM an additional control unit is introduced, matching a transformer with a variable transformation ratio and a switching unit. In this case, the second and third outputs of the control unit are connected respectively to the second input of the power amplifier and the first input of the matching device. The first, second and third inputs of the switching unit are connected respectively to the outputs of the power amplifier, matching transformer and matching device, the first and third outputs of the switching unit are connected respectively to the first input of matching transformer and the third input of matching device, the second input / output of the switching unit is connected to the second input / output matching device. The first, second and third outputs of the additional control unit are connected respectively to the input of the control unit, the second input of the matching transformer and the fourth input of the switching unit, the fourth output of which is connected to the antenna, and the sixth output is connected to the first input of the additional control unit. In this case, the fifth inputs / outputs of the switching units of the first and second RPMs are interconnected by a feeder line, and the second inputs / outputs of the additional control units of the mentioned modules are connected by a control signal transmission line.

Введение в структуру СНЧ-радиостанции фидерной линии позволяет подключить к активному РПМ одновременно две антенны, что дает возможность снизить их суммарное сопротивление в два раза и распределить мощность, генерируемую радиопередатчиком, в The introduction of the feeder line into the structure of the microwave radio station allows you to connect two antennas to the active RPM at the same time, which makes it possible to halve their total resistance and distribute the power generated by the radio transmitter to

равных долях между антеннами. При этом ток в каждой из антенн будет равен , где:equal shares between antennas. In this case, the current in each of the antennas will be equal to where:

I_N - ток, возбуждаемый в антенне радиостанции (ближайшего аналога) в штатном режиме.I _N is the current excited in the antenna of the radio station (nearest analogue) in the normal mode.

Соответственно этому электромагнитное поле, возбуждаемое каждой из антенн, будет равно , а суммарное поле будет равно , то есть в раз превысит поле, возбуждаемое радиостанцией (ближайшим аналогом) в штатном режиме. Введение в состав оборудования каждого РПМ трансформатора с переменным коэффициентом трансформации, функцией которого является приведение частотно-зависимого сопротивления антенны к постоянной величине, оптимальной для данного усилителя мощности, обеспечивает наиболее благоприятный режим эксплуатации усилителя с возможностью регулирования потребляемой им мощности в широких пределах, При этом появляется возможность реализовать такой режим эксплуатации усилителя мощности, при котором его нагрузка будет оставаться практически постоянной в рабочем диапазоне частот. Вновь образованная нагрузка усилителя мощности, состоящая из двух контуров, каждый из которых при помощи своего согласующего устройства может быть настроен на собственную резонансную частоту, придает заявляемому устройству качественно новое свойство - широкополосность. Таким образом, появляется возможность передачи помехозащищенных широкополосных сообщений. В то же время при сохранении величины возбуждаемого поля на уровне Е потребление мощности заявляемого устройства сократится в два раза. При этом уменьшится нагрузка на полупроводниковые приборы усилителя мощности, возрастет время его наработки на отказ за счет снижения уровня действующего напряжения и тем самым повысится надежность радиостанции в целом. Введение блока коммутации позволяет реализовать новые варианты рабочей схемы радиостанции, отвечающей заданному режиму ее работы. Эксплуатация СНЧ-радиостанции в некоторых рабочих режимах создает дополнительные возможности резервирования оборудования, облегчает организацию профилактических и ремонтных работ, что также способствует повышению надежности.Accordingly, the electromagnetic field excited by each of the antennas will be equal to , and the total field will be equal i.e. in times exceed the field excited by the radio station (nearest analogue) in the normal mode. The introduction of the equipment of each RPM transformer with a variable transformation coefficient, the function of which is to bring the frequency-dependent resistance of the antenna to a constant value optimal for a given power amplifier, provides the most favorable operation mode of the amplifier with the ability to control its power consumption over a wide range. the ability to implement such a mode of operation of the power amplifier, in which its load will remain almost after melted in the working frequency range. The newly formed load of the power amplifier, consisting of two circuits, each of which with its matching device can be tuned to its own resonant frequency, gives the claimed device a qualitatively new property - broadband. Thus, it becomes possible to transmit noise-protected broadband messages. At the same time, while maintaining the magnitude of the excited field at level E, the power consumption of the inventive device will be reduced by half. In this case, the load on the semiconductor devices of the power amplifier will decrease, the time between failures due to a decrease in the effective voltage level will increase, and thereby the reliability of the radio station as a whole will increase. The introduction of the switching unit allows you to implement new options for the working scheme of the radio station that meets the specified mode of operation. Operation of the VLF radio station in some operating modes creates additional opportunities for equipment redundancy, facilitates the organization of preventive and repair work, which also helps to increase reliability.

Основываясь на известных формулах (см. Приложение 1), проведем сравнительный анализ величин магнитного момента радиостанции, принятой за ближайший аналог (патент РФ №2093863), и заявляемого устройства.Based on the well-known formulas (see Appendix 1), we will conduct a comparative analysis of the magnetic moment of the radio station, taken as the closest analogue (RF patent No. 2093863), and the claimed device.

В таблице представлены значения магнитных моментов радиостанции (ближайшего аналога) в штатном режиме, когда излучение осуществляется одним РПМ, тогда как другой находится в "горячем" резерве, и заявляемого устройства - режим работы одним РПМ одновременно на две антенны. При этом сопоставление проводится с выделением The table shows the values of the magnetic moments of the radio station (the closest analogue) in the normal mode, when the radiation is carried out by one RPM, while the other is in the "hot" reserve, and the claimed device - the mode of operation of one RPM simultaneously on two antennas. Moreover, the comparison is carried out with the selection

областей частот, на которых усилитель мощности функционирует как генератор э.д.с. (f больше f₀) и с ограничением по току (f меньше f₀), где f₀ - частота, на которой усилитель мощности развивает номинальную мощность Р_N и ток I_N.frequency areas where the power amplifier functions as an emf generator (f is greater than f ₀ ) and current limited (f is less than f ₀ ), where f ₀ is the frequency at which the power amplifier develops rated power P _N and current I _N.

Магнитный момент радиостанцииRadio station magnetic moment патент РФ №2093863RF patent No. 2093863 Заявляемое устройствоThe inventive device f≤f₀ f≤f ₀ f≥f₀ f≥f ₀

Как видно из таблицы, выигрыш во всем рабочем диапазоне частот в величине суммарного магнитного момента равен:As can be seen from the table, the gain in the entire working frequency range in the magnitude of the total magnetic moment is:

при f≤f₀ at f≤f ₀

иand

при f≥f₀ at f≥f ₀

т.е. на частоте f₀ он равен , а на остальных частотах становится большим по величине за счет оптимального согласования вновь образованной нагрузки с усилителем мощности. В таблице и последующих формулах использованы следующие обозначения:those. at a frequency f ₀ it is equal to , and at other frequencies it becomes large in value due to the optimal matching of the newly formed load with the power amplifier. The following notation is used in the table and the following formulas:

δ - величина скин-слоя в земле, м;δ is the value of the skin layer in the ground, m;

l - длина антенны, м;l is the length of the antenna, m;

I_N - номинальное значение тока, возбуждаемое в антенне на частоте f₀, А;I _N is the nominal value of the current excited in the antenna at a frequency f ₀ , A;

m - значение магнитного момента антенной системы из двух антенн, А·м²;m is the value of the magnetic moment of the antenna system of two antennas, A · m ² ;

R_A(f0) - активная составляющая входного сопротивления антенны на частоте f₀, Ом;R _{A (f0)} is the active component of the input resistance of the antenna at a frequency f ₀ , Ohm;

R_A(f) - активная составляющая входного сопротивления антенны на произвольной частоте f Ом.R _{A (f)} is the active component of the input impedance of the antenna at an arbitrary frequency f Ohm.

Техническое решение поясняется чертежами, на которых представлены:The technical solution is illustrated by drawings, which show:

фиг.1 - блок-схема передающей радиостанции диапазона сверхнизких частот;figure 1 is a block diagram of a transmitting radio range of ultra-low frequencies;

фиг.2 - структурная схема блока коммутации;figure 2 is a structural diagram of a switching unit;

фиг.3 - функциональная схема согласующего устройства;figure 3 is a functional diagram of a matching device;

фиг.4 - даны возможные варианты соединения элементов СНЧ-радиостанции в случае, когда РПМ 1 находится в активном состоянии (условные обозначения: УМ - усилитель мощности, СУ - согласующее устройство, А - антенна, Т - согласующий трансформатор). В графе "Номер и положение переключателей блока коммутации" верхние строки относятся к РПМ 1, а нижние - к РПМ 2 (для каждого варианта рабочей схемы).figure 4 - gives possible options for connecting elements of the UHF radio station in the case when RPM 1 is in the active state (legend: UM - power amplifier, SU - matching device, A - antenna, T - matching transformer). In the column "Number and position of the switches of the switching unit", the upper rows refer to RPM 1, and the lower ones to RPM 2 (for each variant of the working circuit).

Устройство содержит (см. фиг.1) первый и второй дистанционно разнесенные идентичные РПМ 1 и РПМ 2, которые нагружены на горизонтальные антенны, выполненные по типу линий электропередач на напряжение 110 кв. Длина антенн составляет около 60 км, а расстояние между ними порядка 10 км. Каждый РПМ включает последовательно соединенные блок управления 1, возбудитель 2 и усилитель мощности 3, а также согласующее устройство 4 и горизонтальную заземленную на концах антенну 5. Кроме того, устройство снабжено фидерной линией бив каждый РПМ введены дополнительный блок управления 7, согласующий трансформатор 8 с переменным коэффициентом трансформации и блок коммутации 9. При этом второй и третий выходы блока управления 1 соединены соответственно со вторым входом усилителя мощности 3 и первым входом согласующего устройства 4. Первый, второй и третий входы блока коммутации 9 соединены соответственно с выходами усилителя мощности 3, согласующего трансформатора 8 и согласующего устройства 4. Первый и третий выходы блока коммутации 9 подключены соответственно к первому входу согласующего трансформатора 8 и третьему входу согласующего устройства 4, второй вход/выход блока коммутации 9 соединен со вторым входом/выходом согласующего устройства 4. Первый, второй и третий выходы дополнительного блока управления 7 подключены соответственно к входу блока управления 1, второму входу согласующего трансформатора 8 и четвертому входу блока коммутации 9, четвертый выход которого соединен с антенной 5, шестой выход - подключен к первому входу дополнительного блока управления 7. При этом пятый вход/выход блока коммутации РПМ 1 и пятый вход/выход блока коммутации РПМ 2 соединены между собой фидерной линией 6, а вторые входы/выходы дополнительных блоков управления РПМ 1 и РПМ 2 объединены линией передачи сигналов управления 10.The device contains (see figure 1) the first and second remotely spaced identical RPM 1 and RPM 2, which are loaded on horizontal antennas made by the type of power lines for a voltage of 110 kV. The length of the antennas is about 60 km, and the distance between them is about 10 km. Each RPM includes a serially connected control unit 1, exciter 2 and power amplifier 3, as well as a matching device 4 and a horizontal grounded antenna at the ends 5. In addition, the device is equipped with a feeder line after each RPM an additional control unit 7 is introduced, matching the transformer 8 with a variable the transformation coefficient and the switching unit 9. In this case, the second and third outputs of the control unit 1 are connected respectively to the second input of the power amplifier 3 and the first input of the matching device 4. The first , the second and third inputs of the switching unit 9 are connected respectively to the outputs of the power amplifier 3, the matching transformer 8 and the matching device 4. The first and third outputs of the switching unit 9 are connected respectively to the first input of the matching transformer 8 and the third input of the matching device 4, the second input / output the switching unit 9 is connected to the second input / output of the matching device 4. The first, second and third outputs of the additional control unit 7 are connected respectively to the input of the control unit 1, the second input ode matching transformer 8 and the fourth input of the switching unit 9, the fourth output of which is connected to the antenna 5, the sixth output is connected to the first input of the additional control unit 7. In this case, the fifth input / output of the switching unit RPM 1 and the fifth input / output of the switching unit RPM 2 interconnected by feeder line 6, and the second inputs / outputs of additional control units RPM 1 and RPM 2 are connected by a transmission line of control signals 10.

Блок коммутации 9 (БК) (см. фиг.2) содержит девять конструктивно идентичных переключателей 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18 (например, электромеханических разъединителей серии РВО). Первые входы переключателей 10 и 14 являются соответственно первым и третьим входами БК, а первые выходы переключателей 13 и 15 - соответственно третьим и первым выходами БК. При этом первый выход переключателя 10 соединен с первыми входами переключателей 11, 15 и вторым входом/выходом переключателя 16, первый выход переключателя 11 подключен ко второму входу/выходу БК, первому входу/выходу переключателя 12 и второму входу/выходу переключателя 17. Второй вход БК соединен с первыми входами переключателей 12 и 13. Первый вход/выход переключателя 18 подключен к пятому входу/выходу БК и к первым входам/выходам переключателей 16 и 17. Первый выход переключателя 14 соединен со вторым входом/выходом переключателя 18 и четвертым выходом БК. Четвертый вход БК соединен со вторыми входами переключателей 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18 и является управляющим входом. Шестой выход БК соединен со вторыми выходами переключателей 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18 и является контрольно-командным.The switching unit 9 (BC) (see figure 2) contains nine structurally identical switches 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18 (for example, electromechanical disconnectors of the PBO series). The first inputs of the switches 10 and 14 are respectively the first and third inputs of the BC, and the first outputs of the switches 13 and 15 are the third and first outputs of the BC, respectively. In this case, the first output of the switch 10 is connected to the first inputs of the switches 11, 15 and the second input / output of the switch 16, the first output of the switch 11 is connected to the second input / output of the BC, the first input / output of the switch 12 and the second input / output of the switch 17. The second input BC is connected to the first inputs of switches 12 and 13. The first input / output of switch 18 is connected to the fifth input / output of BC and to the first inputs / outputs of switches 16 and 17. The first output of switch 14 is connected to the second input / output of switch 18 and the fourth output Od BK. The fourth input of the BC is connected to the second inputs of the switches 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18 and is a control input. The sixth output of the BC is connected to the second outputs of the switches 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18 and is a control command.

Согласующее устройство 4 (см. фиг.3) выполнено в виде последовательно-параллельного соединения силовых конденсаторных установок 11 шинами 12 и 13, в отрезках которых расположены переключатели 14 (см. а.с. №711640). При этом первый вход устройства является управляющим входом, второй вход/выход - внешним, а третий вход подключен к точке «а» (средней точке) конденсаторной батареи, разделяющей ее на две равные части. Цифрой 15 обозначены устройства управления переключателями.Matching device 4 (see Fig. 3) is made in the form of series-parallel connection of power capacitor units 11 with buses 12 and 13, in the segments of which switches 14 are located (see AS No. 711640). In this case, the first input of the device is a control input, the second input / output is external, and the third input is connected to point “a” (midpoint) of the capacitor bank dividing it into two equal parts. Numeral 15 denotes switch control devices.

Согласующий трансформатор 8 с переменным коэффициентом трансформации представляет собой понижающий трансформатор, его первичная и вторичная обмотки подключены соответственно к первому входу и выходу устройства, а его второй вход является входом переключателя ответвлений высоковольтной (первичной) обмотки трансформатора.Matching transformer 8 with a variable transformation ratio is a step-down transformer, its primary and secondary windings are connected respectively to the first input and output of the device, and its second input is the input of the tap changer of the high-voltage (primary) winding of the transformer.

Полагаем, что усилитель мощности РПМ 1 находится в рабочем состоянии (активен), а усилитель мощности РПМ 2 - в нерабочем состоянии (пассивен). Тогда блоки коммутации 9 РПМ 1 и РПМ 2 в соответствии с заданным алгоритмом управления переключателями 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18 позволяют осуществить следующие пять вариантов соединения элементов СНЧ-радиостанции (см. фиг.4):We believe that the power amplifier RPM 1 is in working condition (active), and the power amplifier RPM 2 is inoperative (passive). Then, the switching units 9 RPM 1 and RPM 2 in accordance with a predetermined algorithm for controlling the switches 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18 allow the following five options for connecting elements of the UHF radio station (see figure 4) :

1) усилитель мощности РПМ 1 (УМ1), согласующее устройство РПМ 1 (СУ1), антенна РПМ 1 (A1) - штатный режим;1) power amplifier RPM 1 (UM1), matching device RPM 1 (SU1), antenna RPM 1 (A1) - normal mode;

2) усилитель мощности РПМ 1 (УМ1), согласующее устройство РПМ 2 (СУ 2), антенна РПМ 2 (А2);2) power amplifier RPM 1 (UM1), matching device RPM 2 (SU 2), antenna RPM 2 (A2);

3) усилитель мощности РПМ 1 (УМ1), согласующий трансформатор РПМ 1 (Т1), согласующее устройство РПМ 1 (СУ1), антенна РПМ 1 (A1);3) power amplifier RPM 1 (UM1), matching transformer RPM 1 (T1), matching device RPM 1 (SU1), antenna RPM 1 (A1);

4) усилитель мощности РПМ 1 (УМ1), согласующие трансформаторы РПМ 1 (Т1) и РПМ 2 (Т2), согласующие устройства РПМ 1 (СУ1) и РПМ 2 (СУ 2), антенны РПМ 1 (A1) и РПМ 2 (А2);4) power amplifier RPM 1 (UM1), matching transformers RPM 1 (T1) and RPM 2 (T2), matching devices RPM 1 (SU1) and RPM 2 (SU 2), antennas RPM 1 (A1) and RPM 2 (A2 );

5) усилитель мощности РПМ 1 (УМ1), согласующий трансформатор РПМ 1 (Т1), согласующее устройство РПМ 1 (подключение к третьему входу СУ1), антенны РПМ 1 (А1) и РПМ 2 (А2);5) power amplifier RPM 1 (UM1), matching transformer RPM 1 (T1), matching device RPM 1 (connection to the third input of SS1), antennas RPM 1 (A1) and RPM 2 (A2);

В случае, когда усилитель мощности РПМ 2 - активен, а усилитель мощности РПМ 1In the case when the power amplifier RPM 2 is active, and the power amplifier RPM 1

- пассивен, появляется возможность реализовать еще пять дополнительных вариантов соединения элементов радиостанции, заменив обеспечение РПМ 1 на РПМ 2.- passive, it becomes possible to implement five additional options for connecting elements of the radio station, replacing the provision of RPM 1 with RPM 2.

Устройство работает следующим образом. Рассмотрим варианты работы СНЧ-радиостанции, когда усилитель мощности РПМ 1 - активен.The device operates as follows. Consider the options for the operation of the VLF radio station, when the power amplifier RPM 1 is active.

Ввод СНЧ-радиостанции в работу начинается с подготовительных операций, которые являются общими для всех вариантов ее использования, кроме штатного режима, и включают в себя:Putting the VLF radio station into operation begins with preparatory operations, which are common to all variants of its use, except for the regular mode, and include:

- формирование на третьих выходах блоков управления БУ1 обоих РПМ в соответствии с заданной программой команды настройки согласующего устройства 4 на требуемый диапазон рабочей частоты;- the formation at the third outputs of the control units BU1 of both RPMs in accordance with a given program of the command settings tuner 4 to the required operating frequency range;

- формирование на первом выходе БУ1 РПМ 1 команды ввода в работу возбудителя 2, формирующего первичную последовательность сигналов управления силовыми приборами усилителя мощности 3;- the formation at the first output BU1 RPM 1 of the command to enter the pathogen 2, forming the primary sequence of control signals of the power devices of the power amplifier 3;

- формирование на третьих выходах дополнительных блоков управления ДБУ 7 команды на включение (отключение) переключателей 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18 блока коммутации 9 РПМ 1 и блока коммутации 9 РПМ 2, соответствующих заданным режимам работы радиостанции.- the formation on the third outputs of additional control units DBU 7 commands to enable (disable) switches 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18 switching unit 9 RPM 1 and switching unit 9 RPM 2 corresponding to the specified operating modes radio stations.

Обмен информацией о состоянии переключателей осуществляется по линии передачи сигналов управления 10, которая выполнена оптоволоконной. Сигналы о состоянии переключателей БК 9 РПМ 1 и БК 9 РПМ 2 с шестых выходов этих блоков поступают на первые входы ДБУ 7 соответствующих РПМ. Если состояние вышеупомянутых переключателей соответствует заданному, то с первого выхода ДБУ 7 на вход БУ 1 РПМ 1 поступает "команда - разрешение" на ввод в работу усилителя мощности 3.The exchange of information about the state of the switches is carried out on the transmission line of control signals 10, which is made of fiber optic. The signals about the state of the switches BK 9 RPM 1 and BK 9 RPM 2 from the sixth outputs of these blocks are fed to the first inputs of the DBU 7 of the corresponding RPM. If the state of the aforementioned switches matches the specified one, then from the first output of the DBU 7 to the input of the control unit 1 RPM 1 receives a "command - permission" to put into operation the power amplifier 3.

Для осуществления первого варианта подготовительные операции производятся только на РПМ 1. В этом случае с третьего выхода ДБУ 7 на четвертый вход БК 9 РПМ 1 поступает команда на включение переключателей 10, 11 и 14. Для формирования выходного сигнала РПМ 1 организуется цепь: выход усилителя мощности 3 - первый вход БК 9To implement the first option, preparatory operations are carried out only on RPM 1. In this case, the command to turn on the switches 10, 11 and 14 is received from the third output of DBU 7 to the fourth input of BC 9 RPM. To form the output signal of RPM 1, a circuit is organized: the output of the power amplifier 3 - the first input of BC 9

- переключатели 10 и 11 - второй вход/выход БК 9 - второй вход/выход согласующего устройства 4 - выход согласующего устройства 4 - третий вход БК 9 - переключатель 14- switches 10 and 11 - second input / output BK 9 - second input / output matching device 4 - output matching device 4 - third input BK 9 - switch 14

- четвертый выход БК 9 - антенна 5.- the fourth output of the BC 9 - antenna 5.

Для осуществления второго варианта с третьего выхода ДБУ 7 РПМ 1 на четвертый вход БК 9 РПМ 1 поступает команда на включение переключателей 10 и 16, а с третьего выхода ДБУ 7 РПМ 2 на четвертый вход БК 9 РПМ 2 поступает команда на включение переключателей 14 и 17. Для формирования выходного сигнала СНЧ-радиостанции организуется цепь: выход усилителя мощности 3 РПМ 1- первый вход БК 9 РПМ 1 - переключатели 10 и 16 - пятый вход/выход БК 9 РПМ 1 - фидерная линия 6 - пятый вход/выход БК 9 РПМ 2 - переключатель 17 - второй вход/выход БК 9 - второй вход/выход согласующего устройства 4 РПМ 2 - выход согласующего устройства 4 - третий вход БК 9 РПМ 2 - переключатель 14 - четвертый выход БК 9 - антенна 5 РПМ 2.To implement the second option, from the third output of the DBU 7 RPM 1, the command to turn on the switches 10 and 16 is sent to the fourth input of the BC 9 RPM 1, and the command to turn on the switches 14 and 17 to the fourth input of the BC 9 RPM 2 is received To form the output signal of the microwave radio station, a circuit is organized: the output of the power amplifier 3 RPM 1 - the first input of the BC 9 RPM 1 - switches 10 and 16 - the fifth input / output of the BC 9 RPM 1 - feeder line 6 - the fifth input / output of the BC 9 RPM 2 - switch 17 - second input / output BK 9 - second input / output matching device roystva 4 PRM 2 - the output of the matching unit 4 - third input RPM BC 9 2 - switch 14 - the fourth output BK 9 - 2 antenna 5 RPM.

Для осуществления третьего варианта со второго выхода ДБУ 7 РПМ 1 на второй вход согласующего трансформатора 8 РПМ 1 поступает сигнал включения требуемого ответвления этого трансформатора, а с третьего выхода ДБУ 7 на четвертый вход БК 9 РПМ 1 поступает команда на включение переключателей 10, 12, 14 и 15. Для прохождения выходного сигнала РПМ 1 организуется цепь: выход усилителя мощности 3 - первый вход БК 9 - переключатели 10 и 15 - первый выход БК 9 - первый вход согласующего трансформатора 8 - выход согласующего трансформатора 8 - второй вход БК 9 - переключатель 12 - второй вход/выход БК 9 - второй вход/выход согласующего устройства 4To implement the third option, from the second output of the DBU 7 RPM 1 to the second input of the matching transformer 8 RPM 1 receives the signal to turn on the required branch of this transformer, and from the third output of the DBU 7 to the fourth input of the BC 9 RPM 1, the command to turn on the switches 10, 12, 14 and 15. To pass the output signal of RPM 1, a circuit is organized: the output of the power amplifier 3 - the first input of the BC 9 - switches 10 and 15 - the first output of the BC 9 - the first input of the matching transformer 8 - the output of the matching transformer 8 - the second input of the BC 9 - switch ents 12 - second input / output BK 9 - second input / output matching network 4

- выход согласующего устройства 4 - третий вход БК 9 - переключатель 14 - четвертый выход БК 9 - антенна 5 РПМ 1.- output matching device 4 - the third input of the BC 9 - switch 14 - the fourth output of the BC 9 - antenna 5 RPM 1.

Для осуществления четвертого варианта со вторых выходов ДБУ 7 РПМ 1 и РПМ 2 соответственно на вторые входы согласующих трансформаторов 8 РПМ 1 и РПМ 2 поступают команды включения требуемых ответвлений этих трансформаторов. С третьего выхода ДБУ 7 РПМ 1 на четвертый вход БК 9 РПМ 1 поступает команда на включение переключателей 10, 12, 14, 15 и 16, а с третьего выхода ДБУ 7 РПМ 2 на четвертый вход БК 9 РПМ 2 - команда на включение переключателей 12, 14, 15 и 16. Для прохождения выходных сигналов СНЧ-радиостанции организуются две цепи. Для антенны РПМ 1: выход усилителя мощности 3 РПМ 1 - первый вход БК 9 РПМ 1 - переключатели 10 и 15 - первый выход БК 9 РПМ 1 - первый вход согласующего трансформатора 8 РПМ 1, выход трансформатора 8 - второй вход БК 9 - переключатель 12 - второй вход/выход БК 9 - второй вход/выход согласующего устройства 4 РПМ 1 - выход согласующего устройства 4 - третий вход БК 9 РПМ 1 - переключатель 14 - четвертый выход БК 9 РПМ 1 - антенна 5 РПМ 1. Для антенны РПМ 2: выход усилителя мощности 3 РПМ 1 - первый вход БК 9 РПМ 1 - переключатели 10 и 16 - пятый вход/выход БК 9 РПМ 1 - фидерная линия 6 - пятый вход/выход БК 9 РПМ 2 - переключатели 1 б и 15 - первый выход БК 9 РПМ 2To implement the fourth option, from the second outputs of the DBU 7 RPM 1 and RPM 2, respectively, the second inputs of the matching transformers 8 RPM 1 and RPM 2 receive commands to turn on the required branches of these transformers. From the third output of DBU 7 RPM 1, the fourth input of BC 9 RPM 1 receives a command to turn on the switches 10, 12, 14, 15 and 16, and from the third output of DBU 7 RPM 2 to the fourth input of BC 9 RPM 2 - a command to turn on the switches 12 , 14, 15, and 16. To pass the output signals of the UHF radio station, two circuits are organized. For RPM 1 antenna: output of power amplifier 3 RPM 1 - first input of BC 9 RPM 1 - switches 10 and 15 - first output of BC 9 RPM 1 - first input of matching transformer 8 RPM 1, output of transformer 8 - second input of BC 9 - switch 12 - second input / output of BC 9 - second input / output of matching device 4 RPM 1 - output of matching device 4 - third input of BC 9 RPM 1 - switch 14 - fourth output of BC 9 RPM 1 - antenna 5 RPM 1. For antenna RPM 2: power amplifier output 3 RPM 1 - first input of БК 9 РПМ 1 - switches 10 and 16 - fifth input / output of БК 9 РПМ 1 - feeder line 6 - the fifth input / output of BK 9 RPM 2 - switches 1 b and 15 - the first output of BK 9 RPM 2

- первый вход согласующего трансформатора 8 РПМ 2 - выход трансформатора 8 - второй вход БК 9 РПМ 2 - переключатель 12 - второй вход/выход БК 9 РПМ 2 - второй вход/выход согласующего устройства 4 РПМ 2 - выход согласующего устройства 4 - третий вход БК 9 РПМ 2 - переключатель 14 - четвертый выход БК 9 РПМ 2 - антенна 5 РПМ 2.- first input of matching transformer 8 RPM 2 - output of transformer 8 - second input of BC 9 RPM 2 - switch 12 - second input / output of BC 9 RPM 2 - second input / output of matching device 4 RPM 2 - output of matching device 4 - third input of BC 9 RPM 2 - switch 14 - fourth output of the BC 9 RPM 2 - antenna 5 RPM 2.

Для осуществления пятого варианта со второго выхода ДБУ 7 РПМ 1 на второй вход согласующего трансформатора 8 РПМ 1 поступает команда включения требуемого ответвления этого трансформатора. С третьего выхода ДБУ 7 РПМ 1 на четвертый вход БК 9 РПМ 1 поступает команда на включение переключателей 10, 13, 14, 15 и 17, а с третьего выхода ДБУ 7 РПМ 2 на четвертый вход БК 9 РПМ 2 поступает команда на включение переключателя 18. Для прохождения выходного сигнала СНЧ-радиостанции организуется цепь: выход усилителя мощности 3 РПМ 1 - первый вход БК 9 РПМ 1 - переключатели 10 и 15 - первый выход БК 9 РПМ 1 - первый вход согласующего трансформатора 8 - второй вход БК 9 РПМ 1 - переключатель 13 - третий выход БК 9 РПМ 1 - третий вход (средняя точка) согласующего устройства 4 РПМ 1. Далее цепь расщепляется. Прохождение сигнала до антенны 5 РПМ 1 осуществляется по цепи: выход согласующего устройства 4 РПМ 1 - третий вход БК 9 РПМ 1 - переключатель 14 - четвертый выход БК 9 РПМ 1 - антенна 5 РПМ 1. Прохождение сигнала до антенны 5 РПМ 2 осуществляется по цепи: второй вход/выход согласующего устройства 4 РПМ 1 - второй вход/выход БК 9 РПМ 1 - переключатель 17 - пятый вход/выход БК 9 РПМ 1 - фидерная линия 6 - пятый вход/выход БК 9 РПМ 2 - переключатель 18 - четвертый выход БК 9 РПМ 2 - антенна 5 РПМ 2.To implement the fifth option from the second output of the DBU 7 RPM 1 to the second input of the matching transformer 8 RPM 1 receives a command to turn on the required branch of this transformer. From the third output of DBU 7 RPM 1, the fourth input of BC 9 RPM 1 receives a command to turn on the switches 10, 13, 14, 15 and 17, and from the third output of DBU 7 RPM 2 the fourth input of BC 9 RPM 2 receives a command to turn on switch 18 To pass the output signal of the UHF radio station, a circuit is organized: the output of the power amplifier 3 RPM 1 - the first input of the BC 9 RPM 1 - switches 10 and 15 - the first output of the BC 9 RPM 1 - the first input of the matching transformer 8 - the second input of the BC 9 RPM 1 - switch 13 - the third output of the BC 9 RPM 1 - the third input (midpoint) matching devices 4 PRM 1. Next chain cleaved. The signal to the antenna 5 RPM 1 passes through the circuit: the output of the matching device 4 RPM 1 - the third input of the BC 9 RPM 1 - switch 14 - the fourth output of the BC 9 RPM 1 - antenna 5 RPM 1. The signal to the antenna 5 RPM 2 is carried out : second input / output of the matching device 4 RPM 1 - second input / output of BC 9 RPM 1 - switch 17 - fifth input / output of BC 9 RPM 1 - feeder line 6 - fifth input / output of BC 9 RPM 2 - switch 18 - fourth output BK 9 RPM 2 - antenna 5 RPM 2.

Claims

A transmitting radio station of the ultra-low frequency range, including the first and second remotely spaced identical radio transmitting modules, each of which contains a control unit, exciter and power amplifier connected in series, the second and third outputs of the control unit are connected respectively to the input of the power amplifier and the first input of the matching device, and also a horizontal grounded antenna at the ends, and the antennas of said modules are parallel oriented to each other, characterized We note that a feeder line has been inserted into it and an additional control unit, a matching transformer with a variable transformation coefficient and a switching unit, the first, second and third inputs of which are connected respectively to the outputs of the power amplifier, matching transformer and matching device, the first and third, is introduced the outputs of the switching unit are connected to the inputs of the same name according to the matching transformer and matching device, the second input / output of the switching unit is connected to the input of the same name m / output of the matching device, the first, second and third outputs of the additional control unit are connected respectively to the input of the control unit, the input of the matching transformer and the fourth input of the switching unit, the fourth output of which is connected to the antenna, the sixth output is connected to the first input of the additional control unit, the fifth inputs / outputs of the switching blocks of the first and second radio transmitting modules are connected by a feeder line, and the second inputs / outputs of additional control units said modules are connected by a control signal transmission line.