摘? 要: 討論感應(yīng)通信的原理及特點,給出以鎖相環(huán)為主的三環(huán)感應(yīng)通信系統(tǒng)設(shè)備的基本結(jié)構(gòu);結(jié)合實際說明感應(yīng)通信的應(yīng)用。?

　　關(guān)鍵詞: 感應(yīng)通信? 鎖相環(huán)? 基本結(jié)構(gòu)?

?

　　在延伸較長、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的民用與軍事地下建筑中,在各種隧道及礦井地下巷道中,以及類似的場合,實驗和理論都證明無線電波從幾十千赫到幾百兆赫很難傳播超過數(shù)百米的距離。而在拐彎的巷道中傳播距離更短,即不存在和地面相類似的上述地下場合中的移動通信^[1]。但是當(dāng)巷道中存在著金屬導(dǎo)體(導(dǎo)線)時,情況會發(fā)生很大的變化,某些波段的無線電信號可以傳播較遠的距離(達數(shù)公里以上),這種無線電信號借助于沿線導(dǎo)體的誘導(dǎo)傳播完成的通信稱為感應(yīng)通信。?

1 感應(yīng)通信的原理及特點?

　　感應(yīng)通信沿巷道(或一定的區(qū)域)敷設(shè)絕緣導(dǎo)線;當(dāng)巷道中導(dǎo)線(稱為感應(yīng)線)附近的發(fā)射機發(fā)射無線電信號時,發(fā)射機天線上的信號可以感應(yīng)到感應(yīng)線上,產(chǎn)生感應(yīng)電流。該電流在感應(yīng)線周圍產(chǎn)生信號場強,沿途的無線接收機天線可因感應(yīng)而接收信號,經(jīng)放大和處理,獲得發(fā)射機發(fā)出的信息,完成通信過程,這就是感應(yīng)通信的原理。在感應(yīng)通信中,工作頻率越低,傳輸損耗越小,耦合損耗越大;工作頻率越高,傳輸損耗越大、耦合損耗越小。實踐證明有利于感應(yīng)通信的工作頻率為50kHz～500kHz。感應(yīng)線一般是直徑1mm～2mm的絕緣導(dǎo)線,距巷壁15cm～25cm,平行于巷道敷設(shè);感應(yīng)線可以是單線(一根導(dǎo)線)方式與大地構(gòu)成回路;也可以采用雙導(dǎo)線自成回路方式。感應(yīng)通信和漏泄通信[2]是地下巷道、地下建筑中兩種移動通信方式,相比之下感應(yīng)通信具有結(jié)構(gòu)簡單、易實現(xiàn)、投資少、見效快的優(yōu)點,特別是在緊急情況下,可在未布線的空間,依靠其它導(dǎo)體作為媒介,也可在線路間斷情況下完成通信;感應(yīng)通信的主要缺點是工作頻率低容量較小且易受干擾。?

2 三鎖相環(huán)感應(yīng)通信系統(tǒng)?

　　本文以鎖相環(huán)為主體構(gòu)成感應(yīng)式通信設(shè)備,該系統(tǒng)的調(diào)制、倍頻和解調(diào)均采用鎖相環(huán)。其工作原理如圖1所示。話音信號經(jīng)濾波處理和音頻放大,控制壓控振蕩器VCO1控制端,經(jīng)鑒相器PD1、低通濾波器LPF1所組成的鎖相環(huán)完成鎖相調(diào)頻。調(diào)頻信號由VCO1輸出,送入PD2與VCO2輸出信號進行相位比較,由PD2、LPF2、VCO2和M分頻電路組成鎖相環(huán)完成已調(diào)頻信號的M倍頻,使調(diào)頻信號的偏頻加倍。倍頻后的信號與晶振2信號混頻,輸出差頻信號經(jīng)LPF3濾波、A2放大、LPF4選頻,送入天線發(fā)射。發(fā)射信號為寬帶調(diào)頻信號,有較高的處理增益,從而提高了系統(tǒng)的抗噪性能。系統(tǒng)接收時,信號經(jīng)天線進入LPF3選頻、經(jīng)A2放大、再經(jīng)LPF4與晶振1分頻后的信號混頻,混頻后信號經(jīng)BPF1選出差頻、再經(jīng)A3放大進入PD3與VCD3輸出信號進行相位比較;PD3、LPF5、VCO3組成的鎖相環(huán)完成鑒頻;解調(diào)后信號經(jīng)A4放大送至終端(揚聲器),完成接收過程。由于采用鎖相鑒頻,可使系統(tǒng)的噪聲門限下調(diào)5dB～10dB,進一步改善系統(tǒng)的抗噪能力。本電路三次使用鎖相環(huán),工作穩(wěn)定性好,頻率準確度高,抗噪能力強。由于鎖相環(huán)電路簡單,使用低通濾波器多而帶通濾波器少,使電路進一步簡單化,實現(xiàn)容易,工作可靠性高。?

?

?

3 應(yīng)用?

　　(1)感應(yīng)通信可應(yīng)用于礦業(yè)地下巷道及工作面等環(huán)境中的移動通信。這種移動通信不是完全的無線電通信,而是半有線半無線方式的移動通信。其在礦山地下巷道中的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示,圖中假設(shè)地下中央廣場有四個方向的巷道延伸,每個方向有一專用的感應(yīng)通信基站與感應(yīng)線直接聯(lián)接,感應(yīng)線向巷道中延伸,沿途有若干移動手機,基站與交換機相聯(lián)接,完成各手機用戶間的轉(zhuǎn)接;交換機具有與地下通信網(wǎng)的匯接功能。?

?

?

　　(2)感應(yīng)移動通信可應(yīng)用于鐵路列車無線列調(diào)系統(tǒng),現(xiàn)舉列說明。某電氣專用鐵路線,長約200公里;相鄰車站平均距離為10公里,穿越地區(qū)為干旱荒漠區(qū)域,無公網(wǎng)移動通信的支持,需專用列調(diào)無線系統(tǒng),經(jīng)論證采用感應(yīng)方式。其系統(tǒng)示意圖如圖3所示。其中S1、S2、S3…為沿線各車站感應(yīng)無線基站,A為天線、D為鐵路列車架空電力線。天線A為線狀天線(長25～30米),在車站附近平行于電力線架設(shè);BS為列車上的車載臺,其天線BA在機車頂部平行于電力線架設(shè);移動車載臺BS位于機車駕駛室及車長室;各基站經(jīng)有線傳輸線路連接到全線總列調(diào)用線交換機C5,C5與公網(wǎng)鏈接?？偭姓{(diào)度室可通過有線傳輸經(jīng)各基站與沿途的列車車長及司機的車載臺通信;列車在平原、山地、或橋梁隧道中運行均可完成與車站和總調(diào)度室間的通信。每個基站信號可覆蓋本站區(qū)間及相鄰站的部分區(qū)域。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、易實現(xiàn)、投資少、見效快,工作可靠而有效。?

?

?

　　(3)教學(xué)廣播系統(tǒng)。學(xué)校需要英語教學(xué)的廣播及收聽系統(tǒng),用于聽力的教學(xué)訓(xùn)練和考試,可在教學(xué)樓區(qū)域或樓道架設(shè)感應(yīng)傳輸線路,發(fā)射機輸出可直接與感應(yīng)線相聯(lián)接,感應(yīng)線終端接匹配電阻,沿線周圍教室的學(xué)生可用簡單的無線接收機收聽。這是一種單向廣播系統(tǒng),信號只作用于有限的區(qū)域范圍,而且工作于中頻以下頻段,對其它系統(tǒng)無干擾,其結(jié)構(gòu)簡單、投資少、易實現(xiàn)。?

參考文獻?

1 劉聯(lián)會.煤礦井下通信的組網(wǎng)模式.西安科技學(xué)院學(xué)報, 2001.增刊?

2 CASEY K F.Wirdless Communication in the tunnels and? Underground Streest. IEEE Trans:1986;100～106?