一种利用水介质导电特性进行水下信号传输的通信装置的制作方法

本发明涉及水下设备技术领域，是一种利用水介质导电特性进行水下信号传输的通信装置。

背景技术：

水下武器和水下武器发射装置在国防和军事打击中占据着举足轻重的作用，通常水下武器被装填到水下武器发射管内后发射管中注满水，发射前，需要通过发射管外的外部通信控制系统给水下武器发送初始状态信息、打击目标定位信息以及启动指令信号等，目前通常采用有线电缆传输相关信息，信息传输结束后快速切断电缆，显然这对剪断电缆时效性和可靠性有严格的要求，且每次切断电缆造成成本浪费。在水下武器发射科学研究试验阶段，时常需要对水下武器发射出管运动参数进行快速回放，现在的做法是通过有线电缆回放试验数据，然而有线电缆的方式往往要在发射管舱盖上开孔或者每次泄压排水打开舱盖，舱盖开孔存在漏水的问题，且有线电缆多次反复拖拉会降低使用寿命和信号传输可靠性，每次泄压排水打开舱盖是一个繁琐并且耗时的过程，不利于多次重复试验。项目研究人员期望通过一种水下无线信号传输的方式取代，然而目前水下无线通信方式主要包括水下电磁波通信、水声通信和水下激光通信，他们具有不同的特性及应用场合。无线电磁波在海水中衰减严重，频率越高衰减越大，低频长波无线电波水下实验可达6-8m的通信距离，30-300Hz的超低频电磁波水下通信距离可达100m，但发射功率大，需要很长的天线。水声通讯无疑是目前运用最广泛的水下无线通信方式，已广泛应用于水下通信、传感、探测、导航和定位等领域。声波在水下传输信号衰减小，传输距离远，通信距离可覆盖几百米至几十公里，但传输速率低，适用于温度稳定的开阔水域。水下蓝绿激光通信技术利用激光载波传输信息，具有较高的传输速率，在超近距离下，传输速率可达100Mbps级，但水下蓝绿激光通信应用于浅水近距离通信存在固有困难，易受水中悬浮颗粒及浮游生物散射影响, 高精度瞄准和实时跟踪困难。由于水下武器发射装置发射管内空间狭小且为注满水的金属仓，应用现有水下无线通信技术难以实现水下武器发射管外部与水下武器间无线信号传输功能。

技术实现要素：

为解决以上问题提出了一种利用水介质导电特性进行水下信号传输的通信装置。利用水介质导电特性进行水下信号传输的通信装置示意图如图1所示，信号发送/接收模块A通过信号电缆A连接到伸入水中的电极A，信号发送/接收模块B通过信号电缆B连接到伸入水中的电极B，信号发送/接收模块A通过共地结构A与金属容器壳体共地，信号发送/接收模块B通过共地结构B与金属容器壳体共地，电极A和电极B与金属容器壳体绝缘，信号发送/接收模块A和信号发送/接收模块B之间可以实现半双工信号传输。

水介质是一种导体，导体具有电阻特性，对水介质施加一定电压，水介质中便有电流流过，在水介质不同位置便形成不同的电压差，因此利用水介质导体电阻分压特性进行信号传输的理论模型如图2所示，经过调制加载数据信息的载波输入信号Vi接入到由导电水介质形成的电阻阵R上，电阻阵R上便产生电流，在电阻阵R不同阻值处便形成不同电压差，通过在电阻阵的某一特定位置引出输出信号Vo，再对Vo进一步后续滤波、放大和解调处理可得到传输的原始数据信息，从而实现水下无线信号传输。其中输出信号Vo的大小与流过水介质导体的电流大小和分压电阻的大小有关，水介质中发射电极和接收电极相距越远，输出端分压电阻小，输出信号Vo越小，因此可通过增大输入驱动电流提高通信距离。

本发明的目的在于提供一种利用水介质导电特性进行水下信号传输的通信装置，用于空间狭小的密闭金属容器内外之间近距离水下无线信号传输。

本发明的技术方案是：一种利用水介质导电特性进行水下信号传输的通信装置，包括信号发送/接收模块A、信号电缆A、电极A、电极B、信号电缆B、信号发送/接收模块B、金属容器、共地结构A和共地结构B组成。

优选的是：信号发送/接收模块A通过信号电缆A连接到伸入导电水介质中的电极A，信号发送/接收模块B通过信号电缆B连接到伸入导电水介质中的电极B，信号发送/接收模块A和信号发送/接收模块B均与金属容器壳体共地。

优选的是：电极A和电极B与金属容器壳体绝缘，电极A和电极B均采用收/发共用一体化结构设计，分时用于信号发射和接收。

进一步的：信号发送/接收模块A和信号发送/接收模块B均采用双频制工作模式，避免信号发射和接收串扰问题，具备半双工信号传输功能。在信号传输距离不固定的应用场合，为保证通信可靠性，可以采用多个电极A组成的电极阵A或多个电极B电极阵B形式，信号通过间距最近的一对发射电极和接收电极传输。

进一步的：通过调节信号发送/接收模块A和信号发送/接收模块B的发射驱动电流大小可实现不同间距信号传输需求，在有效传输距离内具有高可靠性。

本实发明的有益效果：

1、本发明的通信装置具有在空间狭小的密闭金属容器内外之间近距离水下无线信号双向、分时传输功能；

2、本发明可用于水下武器发射装置中，在水下武器发射时，实现发射管外部通信控制系统给水下武器间无线发送初始状态信息、打击目标定位信息以及启动指令信号等；在水下武器发射试验中，将水下武器发射出管运动参数等试验数据无线快速回传到外部通信控制系统。

附图说明

图1本发明装置结构示意图；

图2利用水介质导电特性进行水下信号传输理论模型；

图3本发明装置应用场景结构示意图。

具体实施方式

在本发明的具体实施例中，如图3所示，一种利用水介质导电特性进行水下信号传输的通信装置应用在水下武器发射装置的场景结构示意图，包括嵌入信号发送/接收模块A1的外部通讯控制系统、信号电缆A2、电极A3、注满水介质4的发射管9、水下武器、电极B5、信号电缆B6、嵌入信号发送/接收模块B7的内部测控系统，共地结构A8和共地结构B10。

在本发明的具体实施例水下武器发射装置中，外部通讯控制系统在发射管9外部，包含有信号发射/接收模块A1，并通过信号电缆A2与电极A3连接，外部通讯控制系统通过共地结构A8和发射管9壳体共地；内部测控系统在水下武器内部，包含有信号发射/接收模块B7，并通过信号电缆B6与电极B5连接，水下武器壳体通过共地结构B10与发射管9壳体共地。电极A3安装在发射管9壳体上，电极B5安装在水下武器壳体上。利用电极A3与电极B5之间水介质4的导电特性，当外部通信控制系统通过信号发射/接收模块A1向内部测控系统发送数据回传指令时，通过电极A3把经过调制加载指令信息的载波输入信号接入到导电水介质中，电极B5接收到输入指令信号后对信号进一步后续滤波、放大和解调处理可得到发送的原始指令信息。内部测控系统接收到外部通信控制系统数据回传指令，则通过信号发射/接收模块B7向外部通信控制系统发送测试试验数据时时，通过电极B5把经过调制加载数据信息的载波输入信号接入到由导电水介质中，电极A3接收到输出信号，再对输出信号进一步后续滤波、放大和解调处理可得到传输的试验数据信息，从而实现外部通讯控制系统与内部测控系统信号双向分时传输。

最后说明，以上仅用以说明发明的技术方案而非限制，本领域的技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。