超低頻的論文

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1、1國內(nèi)外研究概況超低頻通信技術(shù)由于其獨特的優(yōu)勢在軍事領(lǐng)域的對潛通信、隨鉆測井、地農(nóng)預(yù)報、檢測和資源勘察、地質(zhì)勘探、大壩以及核電站等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。1958年，美國海軍開始研究利用超低頻向核動力彈道導(dǎo)彈潛艇進行抗毀單向信息傳輸。1972年，海軍成功的實施了與4600公里外，天線在水下102米深、航速為16節(jié)的核潛艇進行通信聯(lián)絡(luò)。1984年12月，美國官方首次公開了它們在建立自己的超低頻對潛通信系統(tǒng)。從1985年5刀起，美國先后在太平洋艦隊、地屮海、西太平洋以及北冰洋蓋條件下對潛極低頻通信均試驗成功。1896年底,兩臺同時完工，交付給海軍投入使用，隨后，在美國所有的核

2、潛艇上逐步安裝上超低頻接收機。英國和法國也是有核潛艇的國家。1985年8月，美國選派了-?個專家小組去幫助英國在蘇格蘭地區(qū)考察發(fā)射基站址，1986年在那里選站架設(shè)了一付22公里t的發(fā)射天線，進行技術(shù)論證。法國也是從1984年開始從事有關(guān)的研究工作,法國湯姆遜無線電公司和CGE公司就在從事這方面的研究工作。前蘇聯(lián)1967年開始研究潛艇深水通信。1981—1991年，他們止式在科拉半島建造永久性的發(fā)射臺，選用30-200HZ頻段工作，發(fā)射天線為2根平行的各長60公里，兩端接地的，彼此相距10.5公里，各有一部發(fā)射機，由一個總控制臺控制。發(fā)射機功率為兆瓦級。據(jù)說該臺從1983年

3、就開始了發(fā)信，當工作頻率選用81+_3.13Hz時，可對6000公里遠100米深的的潛艇進行通信，其最大痛信距離可達1萬公里。由于科拉臺的天線是東西向平行走向，它對大西洋和西太平洋的覆蓋較好，對地中海和東太平洋、卬度洋則方向性較并。他們從1993年起,還利用該臺進行更低的工作頻率（30Hz以下）的試驗，認為如果工作頻率選用10Hz,有可能對水下270米深的核潛艇進行通信。蘇聯(lián)解體后，俄羅斯對超低頻技術(shù)仍在繼續(xù)研究。我國在超低頻對潛通信方面由相關(guān)的單位正在開展研究，但由于軍事用途明顯，未見具體的研制和實驗成果的報導(dǎo)。由于超低頻通信系統(tǒng)的建設(shè)極其復(fù)雜，而且耗資巨大，雖然超低頻

4、在對潛通信領(lǐng)域的應(yīng)用早在50年代末便己經(jīng)發(fā)展?jié)撃?，但隨鉆測井。地震預(yù)報等民事領(lǐng)域的研究則起步較晚，仍處在起步階段，隨著超低頻通信技術(shù)的迅速發(fā)展，超低頻應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒃絹碓綇V泛。2超低頻信號的產(chǎn)生超低頻信號在醫(yī)學、科研和實驗教學屮有廣泛的應(yīng)用。傳統(tǒng)的低頻信號發(fā)生器用RC文氏電橋振蕩器作為主振器，再經(jīng)過放大器和輸出衰減器后得到信號。這種信號發(fā)生器結(jié)構(gòu)簡單，輸出頻率在兒百一兒千赫茲范圍內(nèi)波形較好，但當要求輸岀頻率較低時(如零點兒赫茲一兒十赫茲)，輸出波形不穩(wěn)定，也不精確。為了解決這個問題，我改變傳統(tǒng)獲取信號源的方式，采用鎖相環(huán)技術(shù)以及EPROM(electricallyprogra

5、nmablereadonlymenory),用數(shù)字化方式產(chǎn)牛正弦波信號，從而保證了信號的精度和穩(wěn)定性。將一個周期的正弦波平均分成80等份，每隔4.5。所對應(yīng)的正弦波數(shù)值儲存在EPROM中共80個點。其峰值換算為十六進制數(shù)FFH,谷值換算為十六進制00H。計數(shù)器每計數(shù)一次，便依次讀取EPROM屮一個正弦波數(shù)值，共需80次一個周期。如此循環(huán)往復(fù)。8Hz基準信號輸入到相位控制振蕩器4046芯片中，在鎖相環(huán)閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定時輸岀頻率為(8xN)Hzo因為80個點為一個周期，所以信號發(fā)生器輸出頻率f=(8xN)/80=0.1No最后DAC將數(shù)字量轉(zhuǎn)化為模擬電流量，再經(jīng)過雙運放LM358

6、第一級轉(zhuǎn)換為電壓信號，第二級放大后得到幅度可調(diào)的正弦波電壓信號。N值由撥盤開關(guān)在的位置決定，它的取值范圍為1—99999,所以輸出信號頻率范圍為0.1HZ-9999.9H乙滿足了醫(yī)學、科研及實驗教學中對超低頻信號頻率范圍的要求。其原理圖如圖1所示：一S一年信號8HZ運放圖(1)超低頻信號發(fā)生器原理框圖3超低頻天線的設(shè)計天線是在無線電收發(fā)系統(tǒng)中，向空間輻射或從空間接收電磁波的裝置，是無線電通信系統(tǒng)中必不可少的部分，其性能的優(yōu)良與否，往往在無線通信中起到事倍功半的作用。不同頻率、不同用途、不同場合、不同要求等不同情況下的無線通信對于天線的特性、設(shè)計冇著完全不同的要求。假設(shè)接收

7、機系統(tǒng)采用1-lOOHz的電磁波，其頻率極低。根據(jù)電磁波半波天線發(fā)射理論，天線的長度將達到幾千公里，顯然在實際應(yīng)用中制造出如此長的發(fā)射天線是不現(xiàn)實的。因而需要通過一種新方法建立超低頻屯磁波的傳輸模型。出于工作頻率極低，通常天線的計算方法已不適用。這里只能從新的實際情況出發(fā),在超低頻領(lǐng)域進行新的探討。根據(jù)現(xiàn)實情況的需要，可采用超低頻/極低頻水平偶極子天線。曲于超低頻/極低頻電磁波的波長達1000km-100000km,受發(fā)射天線尺寸的限制，這一波段的電磁波要進行有效輻射十分困難。目而實際應(yīng)用中最為有效的天線形式是采用兩端接地中間