Возможна ли под землей связь непосредственно между двумя радиостанциями на сколь-нибудь значительное расстояние?

Вместо односложного ответа типа "да/нет” приведу следующую информацию: при радиосвязи через массив в подземных условиях коротковолновые радиотелефонные станции с рабочей частотой около 1,7 МГц (т.е.на пределе достижимости разумных размеров антенн при их мощности излучения хотя бы 3...5% от подводимой) обеспечивают дальность радиоканала в слабопроводящих горных породах до 100...150 м, а в высокопроводящих (типа влажных глин) - всего 20...30 м.

Прямо скажем: негусто. Причем  на более высоких частотах и эти дистанции начинают катастрофически уменьшаться.

 

А ведь кто-то может спросить: зачем такая связь сквозь земные пласты нужна вообще? Ведь давным-давно придуманы излучающие кабели и к ним впридачу - двунаправленные усилители (с питанием непосредственно через этот самый кабель), позволяющие в штреках и штольнях шахт разводить всем этим "паутину” УКВ-радиосети с портативными рациями на расстояния во многие километры.

Ответ простой. Представьте, что произошла не то что авария, разорвавшая всю эту "паутину”, а неприятность куда меньших масштабов, в результате которой произошло внезапное и достаточно длительное (длительней работы источников бесперебойного питания) обесточивание; в том числе и сетевого радиооборудования. Ведь до той поры, пока вновь не подадут электроэнергию, о состоянии и местоположении сотен шахтеров не будет ни слуху, ни духу, что, разумеется, недопустимо.

 

Кстати, системы непосредственной подземной радиосвязи имеют весьма непродолжительную историю. Во всяком случае, они возникли уже в те времена, когда космические аппараты во-всю осуществляли полеты к другим планетам: такой вот парадокс.

Собственно, первый в мире передатчик подземной радиосвязи был запущен у нас в стране в 1982 году на Североуральском бокситовом руднике, и использовался он для аварийного оповещения горнорабочих. То есть работал только "в один конец” на персональные приемники подобно любой другой радиотрансляционной системе. Но - весьма глубоко (на несколько сотен метров) в том числе благодаря узкому спектру, в котором формировались сигналы оповещения.

 

Все кардинально изменилось порядка десяти лет назад и опять же в родной державе. Разработчики компании НПП "КВ-связь”  http://xferra.ru  при Омском гос.тех университете весьма серьезно "обошли” широко известное для всякого рода "подземных” работников носимое оборудование непосредственной двусторонней подземной радиосвязи от канадской компании Vital Alert (была основана с благословения известного специалиста в области передачи информации  сквозь толщу земли Дэвида Ригора из Лос-Аламосской лаборатории; той самой, где когда-то разрабатывали первую в мире атомную бомбу).

Насколько серьезно "обошли”?

Сравниваем (доступная информация явно относится к слабопроводящим горным породам):

-Канадский комплекс персональной подземной радиосвязи "Canary CommPac https://vitalalert.com/product/canarycommpac  (1...9 кГц, ультранизкочастотное радиоизлучение) - 50 м сквозь породу со встроенной антенной; до 300 м с внешней петлевой антенной относительно небольшрго габарита; до 5 км - в полостях горных выработок по проводящим направляющим (кабели, рельсы, тросы)

-Омский портативный комплекс радиосвязи "Ferra L1 (под землей работает на частотах 0,9...1,1 МГц; мощность передатчика - не более 5 Вт) - 1200 м (!!!) сквозь горную породу (это - экспериментальные данные); до 5 км - в полостях горных выработок по проводящим направляющим (кабели, рельсы, тросы)

 

Интересно, что изначальная задача омских разработчиков под руководством Д.В.Федосова была направлена вовсе не на "подземную”, а на наземную "ближнюю” загоризонтную аварийную связь (посредством носимой КВ-СВ техники частотного диапазона 0,8...2 МГц с применением портативных антенн на этот диапазон). "Классические” данные по распространению радиоволн говорят о том, что при использовании этих частот довольно легко достижим радиус приземной связи порядка 100 км.

Прекрасные "подземные” характеристики оборудования выяснились, как говорится, "заодно”, поскольку кто-то догадался опустить в шахту комплект свеженьких разработок из портативного КВ/СВ-трансивера и уникальной малогабаритной (не более полуметра длиной при длине волны более 150м!) резонансной  ферритовой  антенны. Недаром она (как, впрочем, и весь комплект оборудования) названа "Ferra”.

Кстати, трансивер имеет и встроенные средства приема-передачи символьных сообщений. При этом кардинально сужается канал, столь же кардинально прибавляя энергетики для увеличения дальности радиоканала при оперировании режимом передачи данных.

 

Из пояснительной схемы видно, что резонанс в антенне омичей создается частью L1 автотрансформатора (выходящего на достаточно толстый проводящий излучатель, обозначенный W), и переменной емкостью С. Резонанс, как видим, последовательный, что  потребует от этого контура характеристического сопротивления, равного волновому сопротивлению стыкуемого с антенной кабеля.

Опытные радиолюбители, конечно же, догадаются, что такая антенна будет крайне узкополосной и естественным образом потребует оперативного автоматического тюнинга при изменении проводимости близлежащей к антенне среды даже при работе на фиксированной частоте. Но в сравнении с "обычной” укороченной резонансной антенной (столь же узкополосного, с торца электрически удлиненного индуктивностью до четверти длины волны штыря высотой 1,8 м; типа автомобильной "сибишной”) новая разработка согласно экспериментальным данным выиграла в усилении порядка 18 (!!!) дБ (т.е. ровно 3 балла).

Так как размер антенны относительно длины волны крайне мал, она справедливо названа разработчиками точечным излучателем, что обязывает ее иметь шарообразную  диаграмму направленности (равенство излучения во все стороны).

 

Кстати, еще до создания комплекта оборудования "Ferra омичами были проведены испытания голосовой связи (открытая местность) на дальность приземного радиоканала посредством применения портативных резонансных ферритовых КВ/СВ-антенн (в комплекте с серийным КВ-трансивером "Карат-2”; 1,6...2,85 МГц, USB, выходная мощность - 1 Вт, чувствительность приемника - 1,2 мкВ). Они показали результаты, примерно втрое превышающие типовые радиусы действия, присущие "ручным” УКВ-радиостанциям.

Кстати, на КВ/СВ должен проявиться дополнительный плюс, не достижимый на УКВ: это огибание нерадиопрозрачных препятствий и складок местности с размерами в десятки метров.

 

DIM 

 

P.S. Интересно было бы сравнить в городе УКВ и  КВ/СВ-связь на омских компактных радиосредствах: на УКВ относительно радиопрозрачны даже железобетонные стены (сквозь оконные проемы и крупную ячею армирования), а КВ/СВ, не проникая в сильно для них экранированные железобетоном помещения, по идее должны огибать целые дома, предоставляя дальнюю городскую связь вне строений. 




Печать Источник