Устройство подводной связи Российский патент 2019 года по МПК H04B13/02 

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться в системах связи с использованием поля ближней зоны действия антенны.

Известна «Система односторонней подводной радиосвязи» [РФ №2618518 C1, Н04В 13/00, 04.05.2017], использующая канал связи в виде воздушной и водной среды, роль которой выполняет морская вода, содержащая первый и второй надводные объекты и подводный объект, первый надводный объект содержит соединенные последовательно источник сообщения, кодирующее устройство, модулятор, радиопередатчик и воздушную антенну, второй надводный объект содержит соединенные последовательно воздушную антенну, радиоприемное устройство, преобразователь, передатчик и водное антенное устройство, подводный объект содержит соединенные последовательно антенное устройство, радиоприемное устройство, декодирующее устройство и регистратор, у подводного объекта антенное устройство содержит антенну и входное устройство, отличающаяся тем, что у подводного объекта входное устройство содержит первую и вторую входные клеммы, выходную клемму и общую шину, первый конденсатор, у которого первый вывод соединен с первой входной клеммой, а второй вывод соединен с первыми выводами первого индуктивного элемента, второго и третьего конденсаторов, второй вывод первого индуктивного элемента посредством первого электронного цифроуправляемого потенциометра соединен с общей шиной, второй вывод второго конденсатора соединен с общей шиной, второй вывод третьего конденсатора соединен с первым входом дифференциального усилителя, ко второй входной клемме подключен первый вывод четвертого конденсатора, у которого второй вывод соединен с первыми выводами пятого и шестого конденсаторов и второго индуктивного элемента, второй вывод пятого конденсатора соединен с общей шиной, второй вывод второго индуктивного элемента посредством второго электронного цифроуправляемого потенциометра соединен с общей шиной, второй вывод шестого конденсатора соединен со вторым входом дифференциального усилителя, к первому выходу дифференциального усилителя подключен первый вывод седьмого конденсатора, у которого второй вывод соединен с первыми выводами восьмого и девятого конденсаторов и третьего индуктивного элемента, второй вывод восьмого конденсатора соединен с общей шиной, второй вывод третьего индуктивного элемента посредством третьего электронного цифроуправляемого потенциометра соединен с общей шиной, второй вывод девятого конденсатора соединен с неинвертирующим входом операционного усилителя, ко второму выходу дифференциального усилителя подключен первый вывод десятого конденсатора, у которого второй вывод соединен с первыми выводами одиннадцатого и двенадцатого конденсаторов и четвертого индуктивного элемента, второй вывод одиннадцатого конденсатора соединен с общей шиной, второй вывод четвертого индуктивного элемента посредством четвертого электронного цифроуправляемого потенциометра соединен с общей шиной, второй вывод двенадцатого конденсатора соединен с инвертирующим входом операционного усилителя, к выходу которого подключен первый вывод тринадцатого конденсатора, второй вывод которого соединен с первыми выводами четырнадцатого и пятнадцатого конденсаторов и пятого индуктивного элемента, второй вывод четырнадцатого конденсатора соединен с общей шиной, второй вывод пятого индуктивного элемента посредством пятого электронного цифроуправляемого потенциометра соединен с общей шиной, второй вывод пятнадцатого конденсатора соединен с выходной клеммой устройства, при этом первый, второй, третий, четвертый и пятый индуктивные элементы выполнены по идентичным схемам обобщенного конвертора сопротивлений, каждый из которых содержит первый резистор, первый вывод которого является входом конвертора и подключен к неинвертирующему входу первого операционного усилителя, второй вывод первого резистора соединен с выходом второго операционного усилителя и первым выводом второго резистора, у которого второй вывод соединен с инвертирующими входами первого и второго операционных усилителей, а также с первым выводом третьего резистора, у которого второй вывод соединен с выходом первого операционного усилителя и первым выводом конденсатора, второй вывод которого подключен к неинвертирующему входу второго операционного усилителя и является выходом обобщенного конвертора.

Основными недостатками данной системы являются невозможность организации передачи сигнала в обратном направлении, а также применение электродных антенн, что ограничивает применение данного устройства лишь морской водой, в пресной воде электродная антенна будет работать значительно хуже, либо не будет работать вообще.

Наиболее близким аналогом является «Система подводной связи» [Патент US 8682244 В2, Н04В 13/02, 01.08.2013], в которой предусмотрена подводная система связи, которая передает электромагнитные и/или магнитные сигналы на удаленный приемник. Передатчик включает в себя ввод данных. Цифровой компрессор данных сжимает данные для передачи. Модулятор модулирует сжатые данные на несущий сигнал. Электрически изолированная антенна с магнитной связью передает сжатые модулированные сигналы. Приемник, который имеет электрически изолированную магнитную связанную антенну для приема сжатого, модулированного сигнала. Предусмотрен демодулятор для демодуляции сигнала для отображения сжатых данных. Демпрессор сжимает данные. Соответствующий человеческий интерфейс предоставляется для передачи переданных данных в текстовую/аудио/визуальную форму. Аналогично, система передачи содержит соответствующие механизмы аудио/визуального / текстового ввода.

Недостатком данной системы является низкая дальность связи при использовании устройства в комбинированной среде воздух-вода.

Технический результат заключается в повышении дальности связи при использовании устройства в комбинированной среде воздух-вода, а также в повышении эксплуатационной универсальности устройства.

Технический результат достигается тем, что в «Устройство подводной связи», содержащее подводную систему связи, состоящую из приемника, передатчика и антенны (дополнительно приемник и передатчик объединены в подводный приемопередатчик), введены соединенные между собой посредством связи надводный приемопередатчик с антенной, переключатель диапазонов, контроллер и интерфейс пользователя.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства подводной связи.

Устройство содержит антенну 1, подводный приемопередатчик 2 с антенной, надводный приемопередатчик 3 с антенной, переключатель диапазонов 4, контроллер 5 и интерфейс пользователя 6.

Устройство (Фиг. 1) содержит соединенные между собой посредством связи антенну 1, подводный приемопередатчик 2, надводный приемопередатчик 3 с антенной, переключатель диапазонов 4, контроллер 5 и интерфейс пользователя 6.

Устройство подводной связи работает следующим образом.

Известно, что для связи под водой используются специализированные системы связи, поскольку радиоволны плохо проникают в толщу воды, и это проникновение тем хуже, чем выше соленость воды. Выделяют несколько способов связи под водой: гидроакустика, оптическая связь, связь с использованием электромагнитных волн и с использованием магнитного поля. Каждый способ отличается своими достоинствами и недостатками. Связь с использованием поля ближней зоны действия антенны имеет следующие преимущества: малые задержки при передаче сигналов, возможность передавать данные с высокой скоростью на небольшие расстояния, малое влияние среды (шум воды и подводных объектов, мутность воды, термоклин, загрязнение оптических элементов) на канал связи. В силу указанных достоинств подводные системы связи с использованием магнитного поля получают свое развитие.

Наличие надводного приемопередатчика позволяет значительно увеличить дальность связи при использовании устройства подводной связи на воздухе, к примеру, при всплытии водолаза, а с помощью переключателя (учитывая, находится ли устройство подводной связи под водой или над водой) возможно переключить приемопередатчики (подводный и надводный). Кроме того, предусматривается возможность работы устройства в режиме междиапазонной ретрансляции, когда сигнал с воздушной среды попадает на надводный приемопередатчик, а подводный приемопередатчик ретранслирует этот сигнал в водную среду. Ретрансляция может происходить и в обратную сторону - из водной среды в воздушную. Подобная конфигурация устройства позволяет значительно увеличить дальность связи в комбинированной среде воздух-вода, повысить эксплуатационную универсальность устройства, поскольку в каждой точке связи используется одно и то же устройство.

Антенна 1 является рамочной и предназначена для передачи и приема сигналов под водой с использованием ближнего поля. Подводный приемопередатчик 2 передает и принимает сигналы от антенны 1, может использовать для работы низкие частоты до 1 МГц включительно, что позволяет магнитному полю антенны проникать в толщу воды. Приемопередатчик надводный 3 с антенной использует ОВЧ или УВЧ диапазон радиочастот для передачи сигналов над водой. Переключателем диапазонов 4 обеспечивается переключение приемопередатчиков в зависимости от того, где находится устройство подводной связи - на воздухе или в воде. Контроллер 5 обеспечивает взаимодействие составных частей устройства подводной связи, позволяет организовать ретрансляцию сигналов между приемопередатчиками в режиме реального времени. Интерфейс пользователя 6 обеспечивает взаимодействие пользователя и устройства подводной связи. Интерфейс 6 может быть выполнен в виде гарнитуры (для руки или встроенный в водолазную маску), текстового терминала или стандартного интерфейса, подключаемого к стандартному устройству ввода-вывода.

Таким образом, устройство обеспечивает повышение дальности связи при использовании устройства в комбинированной среде воздух-вода, а также повышение эксплуатационной универсальности устройства.

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться в системах связи с использованием поля ближней зоны действия антенны. Технический результат заключается в повышении дальности связи при использовании устройства в комбинированной среде воздух-вода, а также в повышении эксплуатационной универсальности устройства. Устройство подводной связи содержит соединенные между собой посредством связи антенну 1, подводный приемопередатчик 2, надводный приемопередатчик 3 с антенной, переключатель диапазонов 4, контроллер 5 и интерфейс пользователя 6. 1 ил.

Устройство подводной связи, содержащее подводную систему связи, состоящую из приемника, передатчика и антенны, отличающееся тем, что приемник и передатчик объединены в подводный приемопередатчик и введены соединенные между собой посредством связи надводный приемопередатчик с антенной, переключатель диапазонов, контроллер и интерфейс пользователя.