Спосіб оптимізації енергоживлення буксирувальної лінійної передавальної антени для передачі у ненаправленому режимі

Реферат: Даний винахід стосується засобів гідроакустичної передачі та, зокрема, засобів передачі, які роблять можливою реалізацію ненаправленої акустичної передачі. Даний винахід стосується способу реалізації ненаправленої передачі за допомогою буксирувальної лінійної антени довжини L, яка перевищує довжину хвилі вихідного сигналу  , що складається з множини Р випромінювачів, де відстань між випромінювачами є практично меншою за  /2. Спосіб згідно з даним винаходом полягає, головним чином, у підведенні до кожного випромінювача вихідного сигналу, утвореного із загального вихідного сигналу, де вищезазначеному загальному сигналу призначають затримку, виражену відповідно до залежності, що включає нелінійний елемент, залежний від положення випромінювача в антені, застосування вищезазначеної залежності надає можливість забезпечення діаграмної кутової апертури, що має бути модульована. Даний винахід дозволяє, зокрема, втілення гідроакустичної системи детекції, що включає передавальні та приймальні антени практично ідентичного діаметра, які можуть бути згорнуті в одну й ту саму котушку без необхідності у відділенні одна від іншої. UA 100004 C2 (12) UA 100004 C2 UA 100004 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Галузь винаходу Даний винахід стосується галузі систем передачі для наднизькочастотних пересувних активних гідроакустичних станцій. Ці гідроакустичні станції використовують надводні судна для підводної детекції й вони мають функцію захисту судів від підводних несприятливих впливів. Даний винахід також стосується способу забезпечення ненаправленої передачі лінійної антени, що включає множину елементарних випромінювачів, шляхом оптимізації енергоживлення на випромінювачі та сигналів, що мають бути передані. Рівень техніки Для того, щоб гарантувати захист надводного судна, його гідролокатор повинен бути здатний до детекції загроз, головним чином, підводних судів, на великих відстанях та в усіх напрямках у просторі. Така детекція також повинна бути здійсненна за різних умов оточуючого середовища. Вимоги до детекції означають, що мають бути використані системи гідроакустичних станцій, які функціонують при низьких частотах, що відповідають довжинам хвилі однометрового порядку. Для одержання достатньої направленості розміри приймальних антен, зазвичай, становлять десятки метрів. Крім того, характер профілю швидкості звуку в воді вимагає, за певних умов, того, щоб передавальні та приймальні антени мали здатність до занурення на глибину, оптимізовану для детекції. Це, зокрема, відбувається у літні місяці, коли градієнти швидкості розповсюдження звуку в зонах, розташованих близько до поверхні, є дуже негативними. Поєднання цих вимог, що стосуються робочої частоти, необхідних розмірів приймальної антени та здатності вибору глибини занурення призводить в існуючих системах або системах, що розробляються, до використання для приймання буксирувальних лінійних антен, що можуть бути намотані, розгортання та відновлення яких є відносно легкими. Функція передачі досягається за допомогою іншої спеціальної антени, вмонтованої в буксирувальний корпус. Ця передавальна антена може бути ненаправленою та дозволяти передачу в усіх напрямках, або направленою певною мірою та, наприклад, передавати у два-чотири сектори таким чином, щоб покривати діапазон В усіх випадках використання даної конкретної антени для передачі призводить до виникнення різних обмежень. Перший вид обмежень стосується втілення системи та, зокрема, дій з розгортання та відновлення буксирувального корпусу, що включає передавальну антену, де такі дії потребують спеціальної системи для її розміщення у воді та повернення її звідти. Інший вид обмежень полягає у тралі, пов'язаному з буксирувальним корпусом, що включає передавальну антену, де розміри такого трала визначають розмір буксирувального кабелю та, таким чином, масу системи. Одним зі способів уникнення цих обмежень є одержання передавальної антени, що є лінійною та здатною до згортання, та конфігурація цієї антени таким чином, щоб вона була здатна до однорідного озвучування всього простору. У патентному документі Франції, опублікованому за номером 2 822 960 описано "Буксирувальну низькочастотну підводну систему детекції", що включає лінійну передавальну антену та лінійну приймальну антену, де обидві антени мають приблизно однаковий діаметр. Зокрема, у документі описано спосіб озвучування всього простору шляхом формування каналу передачі, що діє в обертальному режимі направлення під назвою режим RDT, де кожному з випромінювачів подають сигнал, який має бути переданий, що призначає затримку, яка є функцією середнього напрямку орієнтації антени. Відповідно до цього документа, сигналу, що має бути переданий, додатково призначають затримку, що дозволяє збільшення каналу передачі, вищезазначену затримку визначають адаптованою фазою або залежністю затримки, наприклад, залежністю квадратичного типу. Подібний сигнал передають підряд у декількох напрямках шляхом переключення затримок таким чином, щоб охопити весь простір. Оскільки сектори передачі є широкими, то достатньою є набагато менша кількість секторів порівняно з кількістю випромінювачів. Таке функціонування системи для направленої або секторної передачі, або в режимі RDT, має два типи недоліків. Перший недолік пов'язаний із режимом секторної передачі, який вимагає, як у випадку антени, щоб на кожен з випромінювачів живлення подавали незалежно через пару провідників живлення, що передають відстрочений сигнал, який має бути переданий. Це призводить до виникнення великої кількості випромінювачів у буксирувальному кабелі, зокрема, якщо бажаним є використання великої кількості випромінювачів. Другим недоліком є те, що навіть при використанні режиму передачі RDT-типу покриття всіх напрямків одержують шляхом обертання сектора, що озвучують. 1 UA 100004 C2 5 10 15 Тривалість передачі у кожному секторі зменшують на даний загальний час передачі. Рівень є вищим за рівень у випадку ненаправленої передачі, проте відбувається ослаблення роздільної здатності у Допплерівській частоті у випадку кодів передачі, що задіють ефект Допплера, оскільки роздільна здатність у Допплерівській частоті залежить від тривалості. Короткий опис винаходу Однією метою даного винаходу є пропонування рішення, яке робить можливим використання лінійної антени для досягнення дійсної ненаправленої передачі. З цією метою одним предметом даного винаходу є спосіб досягнення ненаправленої передачі за допомогою буксирувальної лінійної антени довжини L, що складається з множини Р випромінювачів, розділених у просторі належним чином, як буде описано нижче, по довжині антени, що включає застосування для кожного з випромінювачів сигналу, який надходить від загального сигналу передачі, що має бути переданий, якому призначено затримку, величина якої залежить від залежності зміни як функція положення випромінювача в антені. Відповідно до оптимального варіанта втілення способу згідно з даним винаходом, до антени, випромінювачі якої розташовані практично еквідистантно та достатньо близько, тобто, розділені у просторі на відстані, практично менші, ніж /2, застосовують залежність затримки сигналу як функцію положення випромінювача по відношенню до центру антени, як квадратичне рівняння формули: 20 Відповідно до одного конкретного варіанта втілення способу згідно з даним винаходом, до антени, випромінювачі якої розташовані практично еквідистантно та достатньо близько, застосовують залежність затримки сигналу як функцію положення випромінювача по відношенню до центру антени, як квадратичне рівняння формули: 25 Згідно з даним винаходом, затримка '(х), яку застосовують до сигналу, дорівнює модулю затримки (х) на період Т0, що відповідає центральній частоті сигналу передачі, де значення '(х) квантовані на рівнях Q від 1 до Q Згідно з даним винаходом, випромінювачі, квантовані значення т, затримки яких відрізняються на Т0/2, в оптимальному варіанті живлять за допомогою тієї ж пари живлення шляхом простої зміни полярностей проводів живлення, кількість потрібних пар живлення, таким чином, в оптимальному варіанті дорівнює Q/2. В іншому варіанті втілення способу згідно з даним винаходом, деякі з центральних випромінювачів групують разом у пари прилеглих випромінювачів, а крайні випромінювачі групують разом у пари випромінювачів, симетричні по відношенню до центра антени. Тому випромінювачі, що складають пару, одержують такий самий сигнал і;. Ці групи в оптимальному варіанті уможливлюють досягнення секторної передачі з використанням лише секторних випромінювачів або ненаправленої передачі з використанням усіх випромінювачів. Іншим предметом даного винаходу є лінійна антена, придатна для оптимізованого втілення способу згідно з даним винаходом, для якої відстань між випромінювачами описується нелінійною залежністю, і ця ознака в оптимальному варіанті надає можливість мінімізувати кількість затримок і, що мають бути досягнуті, тоді як оптимізація кількості датчиків, на які подають сигнал, призначає таку ж саму затримку і. Ще одним предметом даного винаходу є спосіб досягнення ненаправленої передачі у горизонтальній площині за допомогою буксирувальної лінійної антени довжини L, що складається з множини Р випромінювачів, де антена є буксирувальною таким чином, щоб бути розташованою між горизонталлю та вертикаллю. Відповідно до даного способу, на кожний з випромінювачів подають сигнал передачі, що надходить від загального сигналу передачі, до якого застосовують затримку, значення вищезазначеної затримки описується нелінійною залежністю як функція положення випромінювача в антені. У даному винаході цю залежність визначають таким чином, щоб одержати секторну передачу в секторі апертури, щоб озвучування в горизонтальній площині залишалося ненаправленим. Істотною перевагою, яку забезпечує спосіб згідно з даним винаходом, є те, що він дозволяє ненаправлену передачу того ж самого сигналу протягом усього періоду передачі, а не послідовним озвучуванням різних секторів, що одержують за допомогою лінійної антени, що включає ряд випромінювачів, розподілених по довжині антени, на які подає живлення невелика кількість пар живлення, і ця кількість, крім того, не залежить від кількості випромінювачів, що складають антену. 30 35 40 45 50 55 2 UA 100004 C2 5 10 15 20 25 Опис фігур Відмітні ознаки та переваги різних аспектів даного винаходу будуть більш очевидними в наступному описі, який пов'язаний із фігурами, що додаються, які являють собою: фігура 1, зразки направленості антени, що включає випромінювачі, еквірозподілені по всій довжині, які одержують шляхом застосування до сигналу передачі або традиційної квадратичної затримки (х), або затримки, одержаної способом згідно з даним винаходом; - фігура 2, залежність зміни, як функція випромінювача, що розглядається, від затримки (х), що має застосовуватися до реперного сигналу передачі, для одержання зразка, показаного суцільною кривою на фігурі 1; - фігура 3, приблизна формула залежності зміни затримки (х) фігури 2; - фігура 4, залежність безперервної чи дискретної зміни фази реперного сигналу передачі, що відповідає рівнянню зміни затримки (х) фігури 3; - фігури 5 та 6, ілюстрації альтернативних варіантів втілення способу згідно з даним винаходом; - фігури 7-9, ілюстрації, що стосуються прикладу гідроакустичного комплексу, обладнаного антеною для втілення способу згідно з даним винаходом; та фігура 10, один конкретний приклад втілення способу згідно з даним винаходом для ненаправленої передачі в горизонтальній площині. Детальний опис винаходу По-перше, будуть обговорені фігури 1 та 2. Як зазначено вище, з рівня техніки відомо, що лінійна антена довжини L, що складається з декількох випромінювачів, може бути використана для озвучування сектору у просторі. Ця передача досягається шляхом подачі на кожний випромінювач сигналу, який надходить із загального сигналу передачі, до якого застосовують різні затримки (х), та залежність зміни якого є лінійною залежністю як функція бажаного направлення, що має  відносно осі антени. Отже, затримка, яку застосовують до випромінювача, розташованого на відстані х від центральної частини антени має загальний вираз: [1] 30 35 40 де с являє собою швидкість розповсюдження звуку в воді. Спосіб згідно з даним винаходом полягає, по-перше, у застосуванні до сигналу, що використовують для подачі на випромінювачі, нелінійної залежності затримки (х), що є функцією положення х відповідного випромінювача по відношенню до центра антени, і вираз цієї залежності варіюється як функція структури відповідної лінійної антени. Таким чином, у випадку антени, що складається з випромінювачів, рівномірно розподілених по її довжині, хвиля передачі може бути подовжена таким чином, щоб одержати зразок направленості, такий, як наведено на кривій 11, як безперервна лінія, на фігурі 1, шляхом накладання на лінійну залежність затримки, виражену рівнянням [1], нелінійної, наприклад, квадратичної залежності (х) як функції положення х випромінювача по відношенню до центра антени. Загальний вираз цього рівняння є таким: [2] де 45 Коефіцієнт а в цьому описі стосується кутової апертури зразку передачі, який бажано одержати. Загалом, вибрано коефіцієнт а наступної формули: [3] 50 де  - довжина хвилі, а  являє собою коефіцієнт, значення якого знаходиться у діапазоні [0; 1,5], визначаючи кутову апертуру бажаного зразка передачі. 3 UA 100004 C2 5 10 Крива 11 фігури 1 відповідає зразку передачі, одержаному за допомогою лінійної антени, що включає тридцять два еквідистантних випромінювача, та застосуванню сигналу передачі квадратичної залежності затримки (х) відповідно до рівняння [2]. Крива 21 на фігурі 2 являє собою залежність зміни як функції відповідного випромінювача затримки (х), що має бути застосована до загального реперного сигналу, що відповідає середній частині антени, для одержання зразку 11, показаного на фігурі 1. Залежність у цьому описі показана у випадку лінійної антени, що включає тридцять два випромінювача, розташованих окремо еквідистантно. Аналогічно, у випадку антени, що включає розподілені випромінювачі зі змінним кроком уздовж антени, хвиля передачі може бути подовжена шляхом накладання на лінійну залежність затримки, що виражена рівнянням [1], нелінійної залежності (х), вираз якої, як функції положення х випромінювача по відношенню до центра антени, виражено наступним чином: [4] 15 20 25 де У двох описаних вище випадках ненаправлену хвилю одержують шляхом застосування відповідної залежності, за умови, однак, вжиття конкретних заходів щодо розподілу випромінювачів уздовж антени. Оскільки з рівня техніки відомо, що у випадку антени, яка включає розташовані на рівній відстані випромінювачі з постійним кроком d(x), зразок направленості, що показано як функцію перемінної u=cos,  являє собою кут між відповідним напрямком та напрямком хвилі передачі (u=cos, що варіюється від -1 до +1), є періодичним зразком, що дорівнює /d. Тому для уникнення накладення, що може призвести до забороняючих коливань зразка направленості, крок d повинен задовольняти, як відомо, у випадку ненаправленої передачі, наступному рівнянню: [5] 30 де Ut являє собою смугу передачі зразка направленості, представленого у просторі u. Ця умова зазвичай призводить до загального випадку, коли для антени, що має еквідистантні випромінювачі, використовують випромінювачі вздовж антени з кроком d, дещо меншим за /2. Проте, у випадку, коли використовують залежність затримки, таку, як описана 35 40 рівнянням [2], перехідна смуга Ut має розмірність , що означає приймання малої відстані L від /4 до /3 щодо розподілу випромінювачів, в залежності від кількості випромінювачів в антені. У конкретному випадку антен, що мають нееквідистантний датчик, для яких залежність затримки, таку, як описано рівнянням [4], застосовують для сигналу, умову [5] застосовують для відділених випромінювачів антени, що розташовані найближче один до одного. Перехідна смуга 50  , що означає для кроку d(x=L/2), близьку відстань у /4 - /3 в L залежності від кількості випромінювачів антени. Цю умову накладають до відстані між випромінювачами, й вона є істотною умовою, що впливає на структуру використаної антени та, через це, на ефективність способу згідно з даним винаходом. Тому, якщо умова відстані між випромінювачами не дотримується, то сигнал передачі більше не з однаковим в усіх напрямках і тому більш не є дійсно ненаправленим через заміщення зразку направленості, що є результатом цього. Далі будуть обговорені фігури 3 та 4. Оскільки сигнали передачі, використані в активній гідроакустичній системі, є сигналами з шириною смуги В, відцентрованими на центральній частоті F 0- спосіб згідно з даним винаходом полягає, по-друге, в наближенні залежності затримки, яку застосовують, на модуль виразу Т 0 = Ut знову має розмірність 45  4 UA 100004 C2 1/F0. Отже, затримка, застосована до випромінювача, наприклад, у випадку антени, що має еквірозподілені випромінювачі, буде виражена як: [6] 5 Цей модуль залежності затримки Т0 спрощено виражають у термінах залежності фази, застосованої до сигналу, як формулу: [7] 10 У випадку залежності затримки (х), вибраної для утворення каналів, це наближення, яке називається вузькодіапазонним наближенням, є прийнятним, за умови дотримання виразу, який відносно обмежує та пов'язує ширину смуги В сигналу та довжину антени L: [8] 15 20 25 30 35 40 45 50 де с являє собою швидкість розповсюдження звуку в середовищі розповсюдження. Проте, у випадку залежності затримки типу, що відповідає рівнянню [2] або рівнянню [4], що використовують для одержання ненаправленої передачі, застосування набагато менш обмежуючої умови, ніж умова [8], для використання у способі згідно з даним винаходом наближень [6] та [7] є загалом можливим. Заміна підходу залежності затримки первісною залежністю затримки у способі згідно з даним винаходом має значну перевагу. Оскільки це обмежує можливе варіювання затримки, що має бути застосована до сигналу передачі в інтервалі [0; Т 0] (зміна фази сигналу між 0 та 2). Ця корисна ознака проілюстрована кривою затримки 31, наведеною на фігурі 3, та кривою зсуву фаз 41, що показана неперервною лінією на фігурі 4, ці криві стосуються антени, що має зразок направленості, проілюстрований кривою 11 на фігурі 1. Спосіб згідно з даним винаходом полягає, по-третє, у квантуванні значень затримок, одержаних для різних випромінювачів, що складають антену. В оптимальному варіанті втілення способу згідно з даним винаходом діапазон затримки становить [0; Т 0], що розділений на Q еквідистантних рівнів. На кожен із випромінювачів потім подають сигнал передачі, на який вплинула затримка, значення якої i(х) є квантованим значенням, найближчим до приблизного значення '(х). Таким чином, у способі згідно з даним винаходом затримки є квантованими на Q станів. Згідно зданим винаходом, кількість рівнів квантування є такою, що флуктуація пеленга в рівні передачі задовольняє встановленим вимогам. Таким чином, наприклад, для квантування, що проводять у 16 стадій, очікувана теоретична флуктуація рівня сигналу, який передають, як функція пеленга, становить ±1,5 дБ. Операція квантування, яку проводять обережно, має велику перевагу. Ця перевага полягає в тому, що на всі випромінювачі, незалежно від кількості випромінювачів, що складають антену, подають обмежену кількість сигналів Q, де кожен сигнал одержують із сигналу передачі шляхом застосування конкретної затримки i з можливих затримок Q. Це обмеження квантуванням можливих значень затримок в оптимальному варіанті дозволяє обмежувати кількість пар провідників, потрібних для подачі сигналів на всі випромінювачі, до максимальної кількості пар Q. Це в оптимальному варіанті обмежує складність засобів, відповідальних за реалізацію цих затримок, а також кількість провідників, що мають бути використані, та, таким чином, масу кабелю живлення антени. На пунктирній кривій 42 на фігурі 4 показано, як приклад, залежність зміни фаз, одержану шляхом проведення квантування у 12 стадій залежності фаз, представленої кривою 41. Факт того, що криві 41 та 42 віртуально накладені одна на іншу, чітко демонструє за допомогою цього прикладу корисність стадії квантування, реалізованої способом згідно з даним винаходом, де стадія сама по собі є можливою тільки після застосування вузькодіапазонного наближення до нелінійної залежності (х). Зразок направленості сигналу, одержаного способом згідно з даним винаходом та переданого антеною, представлено пунктирною кривою 12 на фігурі 1. Близька схожість цієї кривої та теоретичної кривої, одержаної шляхом застосування нелінійної залежності затримки, визначеної рівнянням [2], також демонструє корисність способу згідно з даним винаходом. 5 UA 100004 C2 5 10 15 20 25 30 Таким чином, втілення способу згідно з даним винаходом досягає ненаправленої передачі безпосередньо за допомогою лінійної антени, що включає множину випромінювачів, шляхом подачі на ці випромінювачі тільки Q сигналів подачі, і кожен із цих сигналів одержують із загального сигналу шляхом застосування значення затримки (або зсуву фаз), вибраного з Q прийнятих значень. Проте, корисним є розгляд наступного пункту. Якщо беруть до уваги той факт, що для модифікації напівперіоду То тривалості затримки, що застосовують до загального сигналу подачі, для подачі на даний випромінювач, все, що потрібно — зміна фаз для зміни полярності сигналу, що подають на цей випромінювач. Ця зміна полярностей може бути легко одержана шляхом переключення проводів живлення на клеми випромінювача. Таким чином, набір сигналів Q може бути одержаний шляхом генерації сигналів подачі Q/2, що надходять від того ж самого сигналу, затриманого між [О;Т 0/2] (або від 0 до ). за допомогою N=Q/2 пар живлення у кабелі. У такій конфігурації кожна пара може живити різну кількість перетворювачів сигналу, причому адаптацію проводять конкретно для Q/2 відповідних схем передатчиків. Кількість Q сигналів подачі, що використовують, не обов'язково фіксувати апріорі, та вона не залежить безпосередньо від загальної кількості випромінювачів, що містить антена. Проте, аналіз впливу на зразок направленості наближень, пов'язаних зі стадією квантування, вказує на те, що квантування кількості затримок порядку Q=10-20 значень є придатним. Таке квантування призводить до введення 5-10 пар кабелів живлення у буксирувальний кабель для подачі на всі випромінювачі. Отже, винахід, представлений у цьому описі в оптимальному варіанті надає можливість шляхом доцільного квантування затримок обмежувати, раціональним чином, кількість N пар живлення в буксирувальному кабелі та подавати живлення на таку кількість випромінювачів, яка є потрібною для бажаного рівня ненаправленої передачі. Необхідно зазначити, що в направленому режимі зважування є лінійним, а квантування фаз обмежено так, як вказано вище (наближення у вузькому діапазоні) умовою: Проте, в ненаправленому режимі, коли залежності затримки виражають рівняннями [2] та [4], що є предметом даного винаходу, обмеження довжини лінійної антени для ненаправленого режиму є менш суворим, його виражають наступною умовою: [9] 35 40 45 50 55 де f являє собою частоту, а В - ширину смуги переданого сигналу. Необхідно, щоб термін 4f/В був більшим за 1, оскільки f  В, і, отже, обмеження довжини антени є менш обмежуючим у випадку ненаправленої передачі, ніж у випадку направленої передачі. Таким чином, наприклад, якщо передають сигнал з центральною частотою в 1,5 кГц та шириною смуги 300 Гц, то можливим є використання антени з довжиною, яка може становити до 100 м. Для сигналу з такою самою центральною частотою, але з шириною смуги 1 кГц, навіть можливо використання довжини антени, обмеженої 9 метрами. Далі буде обговорена фігура 5. Як можна побачити на попередніх фігурах, зокрема, на фігурі 2, у випадку квадратичної залежності затримки (х), визначеної рівнянням [2], для випромінювачів, розташованих на кінцях антени, зміна затримки є найшвидшою. Отже, умова [5], що являє собою подвійне обмеження коректного відбору найшвидших варіацій затримок при збереженні постійної відстані між випромінювачами, має бути задоволена для випромінювачів, розташованих найдальше від центру антени. Навпаки, що стосується найбільш центральних випромінювачів, прийнятною є подвійна відстань. Це спостереження означає, що певна кількість випромінювачів у центральній зоні може бути згрупована разом у пари, що складаються з двох прилеглих випромінювачів. Таке спарювання в оптимальному варіанті дозволяє живлення антени від кількості пар кабелів живлення, що є меншою за кількість випромінювачів. Крім того, було також виявлено, що через симетрію залежності затримки відносно антени є можливість живлення симетричних випромінювачів через ту ж саму пару. Це одна з переважних відмітних ознак, яку використовує оптимальний варіант втілення способу згідно зданим винаходом, один конкретний приклад якого проілюстровано на фігурі 5. Цей приклад застосування оптимального варіанта втілення розглядає антену, що складається з Р= 32 випромінювачів 51, розміщених уздовж антени на відстані приблизно 0,20 6 UA 100004 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 м. Центральна робоча частота дорівнює F 0=1500 Гц. На фігурі випромінювачі 51 пронумеровані від 1 до 32, центр антени розташовано між випромінювачами 16 та 17. Двадцять центральних випромінювачів, пронумеровані від 7 до 26, згруповані в пари прилеглих випромінювачів ((7, 8), (9, 10) … (25, 26)). Кожна пара випромінювачів отримує живлення через пару провідників 52. Дванадцять бічних випромінювачів, що залишилися, мають номери від 1 до 6 та від 27 до 32 та згруповані симетрично по відношенню до центра ((1, 32). (2, 31), … (6, 27)). Кожна пара випромінювачів також отримує живлення через пару провідників 53. Однією з переваг цього варіанта втілення є те, що, хоча антена складається з тридцяти двох випромінювачів, подача її сигналу потребує лише шістнадцяти пар провідників. Крім того, в такому варіанті втіленні кожна пара провідників мас таку ж саму кількість випромінювачів (що дорівнює 2). Варіація оптимального варіанта втілення способу згідно з даним винаходом (не показана) полягає у згрупуванні в пари випромінювачів, які утворюють згруповані в пари випромінювачі центральної зони антени. Таким чином, пари випромінювачів, симетричні відносно центральної точки антени, самі згруповані в пари. Тому в вищенаведеному прикладі десять пар прилеглих центральних випромінювачів згруповані разом у симетричні пари ([(7, 8), (25, 26)]; [(9, 10), (23, 24)]; та ін.). Кожна четвірка випромінювачів, утворена таким чином, потім отримує живлення від пари електричних провідників таким чином, щоб, у цьому оптимальному варіанті воно оптимально було достатнім для того, щоб п'ять пар електричних провідників живили центральні двадцять випромінювачів та одинадцять пар провідників живили всю антену. В результаті, шляхом застосування квадратичної залежності затримки, квантованої на лише 11 станів щодо сигналу передачі, досягається ненаправлена передача за допомогою лінійної антени Однією з корисних відмітних ознак цього оптимального альтернативного варіанта втілення способу згідно з даним винаходом є те, що він дозволяє використання як ненаправленої, так і направленої передачі. Ця подвійна функціональність, наприклад, досягається простою зміною характеру затримки, що застосовують до сигналу передачі, в залежності від того, чи надходить він до периферійних випромінювачів, чи до центральних випромінювачів. Таким чином, при використанні лінійної антени, що має Р еквідистантних випромінювачів, наприклад, сорок вісім випромінювачів, розташування яких задовольняє умові [5], в оптимальному варіанті можливо досягти як секторної направленої, так і ненаправленої передачі. Для цього вибирають, наприклад, парне число Р1 випромінювачів, наприклад, двадцять випромінювачів, розташованих у центральній частині антени, й ці випромінювачі групують у N1 (= P1/2) пар прилеглих випромінювачів, на які надходить живлення від N 1 пар незалежних провідників. Випромінювачі Р2(= Р-Р1), що залишилися, двадцять вісім випромінювачів у відповідному прикладі, групують разом у пари симетрично відносно центру антени з утворенням N2= Р2/2) пар, які живлять N(= Q/2) додаткових пар, що відповідає затримкам, які квантують на Q станів, де Q дорівнює, наприклад, 12. Отже, для досягнення передачі в секторному направленому режимі на Р 1 центральних випромінювачів надходить N1 незалежних сигналів відповідно до залежності затримки (х), що визначена рівнянням [1], що надає можливість конструювання зразка передачі в даному напрямку без використання зовнішніх Р2 випромінювачів. Аналогічно, для досягнення передачі в ненаправленому режимі сигнал подають на всі Р випромінювачів. На центральні Р 1 випромінювачі подають N1 сигналів відповідно до квадратичної залежності затримки типу, визначеного рівнянням [2]. тоді як на зовнішніP2 випромінювачі надходить N сигналів відповідно до квадратичної залежності затримки, квантованої на стани затримки Q i. Таким чином, затримка, яку застосовують, зокрема, до центральних випромінювачів, може бути визначена наступним загальним рівнянням: 50 [10] 55 Таким чином, коли а дорівнює 0, одержують секторні передачі, направлені вздовж напрямку , тоді як, коли а дорівнює 2/( L), то одержують ненаправлену передачу. Далі буде обговорена фігура 6. Цей альтернативний варіант втілення способу згідно з даним винаходом, проілюстрований фігурою 6, призначений, більш конкретно, для гідроакустичної системи, що включає лінійну передавальну антену, зв'язану з конкретним засобом переключення 61 для доставки сигналу передачі до кожного випромінювача, що залежить від типу бажаної передачі. У цьому варіанті 7 UA 100004 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 втілення в оптимальному варіанті використовують усі випромінювачі, незалежно від вибраного режиму передачі, секторного або ненаправленого. Це дозволяє досягнути рівня максимальної передачі. У лінійній антені, що розглядається в цьому описі, на кожен із випромінювачів 61 подають живлення від конкретної пари провідників 62, причому сигнал подачі, який застосовують до цієї пари, вибирають за допомогою засобів переключення 61 з N сигналів подачі 63, що надходять з того ж самого сигналу подачі, для якого визначають затримку, відповідно до залежності затримки, що відповідає бажаному режиму передачі. Таким чином, зокрема, можливо одержати: - ненаправлений режим на максимальному рівні шляхом застосування лише квадратичної залежності затримки типу, визначеного рівнянням [2]; - секторний режим на максимальному рівні шляхом застосування залежності затримки (х), що може бути визначена рівнянням [10], апертуру сектору передачі одержують за допомогою квадратичного компонента рівняння [10], а напрямок передачі 6 - за допомогою лінійного компонента функції ; та - практично направлений режим на максимальному рівні шляхом застосування залежності затримки (х), що може бути визначена рівнянням [1], яке описує лінійну варіацію застосованої затримки для даного кута наведення . Таким чином, у другому режимі, який розглянуто в цьому описі, застосовують N сигналів подачі 64, що мають залежність затримки відповідно до бажаного режиму передачі, N сигналів розподіляють серед випромінювачів за допомогою засобів переключення 61 відповідно до контрольного сигналу 64. Далі будуть обговорені фігури 7-9. На фігурі 7 схематично показано загальний вигляд антени, якою обладнано приклад гідроакустичної системи, здатної до втілення способу згідно з даним винаходом. У цій системі після лінійної передавальної антени 71, яку буксирують таким чином, щоб вона була приблизно горизонтальною, розташовані легкий елемент 72 та лінійна приймальна антена 73. Окрім того, що це забезпечує механічний зв'язок між передавальною антеною та приймальною антеною, елемент 72 має функцію дистанціювання приймальної антени 73 від пеленга. Лінійна приймальна антена 73 може, в залежності від обставин, бути простою лінійною анкетною або направленою антеною, що включає триплети гідрофонів. Вузол комплектують буксирувальним тросом 74 для автоматичного розгортання без втручання оператора, використовуючи вже підготовлений для морських умов спосіб для традиційних лінійних приймальних антен. Відповідно до одного можливого варіанта втілення вузла, передавальну антену можна одержати за допомогою циліндричних гнучких випромінювачів 81, таких, як наведені на фігурі 8, а приймальна антена являє собою лінійну антену з триплетами. Вузол має практично постійний діаметр, можливо менший за 100 мм, і може бути в оптимальному варіанті намотаний на котушку. Для секцій передачі більшого діаметра, наприклад, 120 або 150 мм, можуть бути використані системи згортання із запам'ятовуючим пристроєм. В одному варіанті втілення такої системи, проілюстрованому на фігурі 9, є можливим включення лінійної передавальної антени 91, що складається із принаймні двох вертикально розташованих антен 92, 93, втілених із застосуванням способу згідно з даним винаходом. В оптимальному варіанті ця конфігурація надає можливість, наприклад, у контексті ненаправленої передачі, мінімізувати енергію, яку передають у вертикальній площині, як вверх, так і вниз. Відстань між передавленими антенами 92 та 93 становить типово половину середньої довжини хвилі. Ця конфігурація, таким чином, в оптимальному варіанті надає можливість концентрації енергії в горизонтальній площині, незалежно від напрямку передачі. На завершення буде обговорена фігура 10. Застосування способу передачі згідно з даним винаходом, проілюстроване на фігурі 10, полягає в ненаправленій передачі в горизонтальній площині за допомогою лінійної антени, яку буксирують у похилому положенні або навіть у практично вертикальному положенні. У цьому застосуванні спосіб згідно з даним винаходом використовують для секторної передачі зі змінним кроком зразка передачі шляхом застосування нелінійної залежності затримки до сигналу передачі. Система передачі, розроблена таким чином, є системою невеликого діаметру з можливістю змотування, яку можна використовувати за допомогою невеликого транспортного носія 101, можливо, автономного та автоматичного, наприклад, USV типу. Вона включає лінійну передавальну антену 102, таку, як описано вище, внутрішня структура якої є необов'язково зваженою, та внутрішній важкий гнучкий хвостовий елемент 103 для підтримки у вертикальному положенні буксирувальної передавальної антени якомога довше, навіть якщо носій 101 рухається. 8 UA 100004 C2 5 Таким чином, вважають, що антена утворює кут incl до горизонталі, цей кут змінюється в залежності від швидкості носія 101. Крім того, також вважають, що в залежності від умов розповсюдження в середовищі достатнє озвучування водного стовбура на великій відстані потребує генерування озвучування з кутом ±ргор до горизонталі 104. Отже, якщо брати до уваги ці два параметри та для одержання ненаправленого озвучування в горизонтальній площині, ширина озвученого сектора ±sector близько до перпендикуляра до антени має бути постійно встановлена таким чином, щоб задовольнити наступне співвідношення: θsector > θincl + θprop 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 [11] Пелюсток передачі, що задовольняє вищезазначеній умові, з практично постійним коефіцієнтом передачі в напрямках, зв'язаних кутом sector, може бути одержаний способом згідно з даним винаходом шляхом застосування квадратичної нелінійної залежності затримки, і ця залежність надає можливість, зокрема, одержання майже постійного рівня передачі в секторі озвучування. Зміна 105 передачі, одержана як функція відповідного кута , sector до ненаправленого рівня, символічно представлена на фігурі 9. Такий широкий пелюсток передачі, одержаний способом згідно з даним винаходом, є в оптимальному варіанті набагато краще адаптованим до робочих обмежень такої системи, ніж пелюсток передачі з вузькою -3 дБ апертурою, одержаною за допомогою лінійної антени, де всі випромінювачі традиційно передають одночасно. Така система передачі, вмонтована в мобільний носій та здатна до передачі, навіть якщо носій рухається, в оптимальному варіанті дозволяє швидке озвучування великої області під кутами, що дуже відрізняються. Це також полегшує розташування та класифікацію об'єктів у зоні, наприклад, шляхом застосування багатоступеневого режимуприймання. В оптимальному варіанті також можливо шляхом втілення способу згідно з даним винаходом таким чином локально озвучити шар води, що знаходиться неглибоко під антеною. Для цього все, що потребується - іммобілізація та стабілізація носія 101 для розташування антени 102 вертикально, та, таким чином, одержання incl = 0°. Таким чином можливе озвучування більшого шару води з вищим рівнем озвучування, наприклад, 8 дБ відносно рівня, одержаного при ненаправленому озвучуванні. Таким чином, як можна побачити з різних варіантів втілення, описаних у цьому описі за допомогою необмежувальних прикладів, спосіб згідно з даним винаходом не лише надає можливість досягнути дійсно ненаправленої передачі за допомогою лінійної антени, але також секторної передачі, для якої ширина зразка передачі в оптимальному варіанті адаптована до передбаченого застосування. Це також дозволяє розробити лінійні антени, які можуть змінювати режим із секторної передачі на ненаправлену передачу без будь-якої модифікації структури. У деяких варіантах втілення спосіб також надає можливість значною мірою зменшувати кількість пар провідників, потрібних для подачі сигналу передачі до випромінювачів, що складають лінійну антену. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 1. Спосіб досягнення ненаправленої передачі за допомогою буксирувальної лінійної антени довжини L, що більша за довжину хвилі  сигналу, який передають, що складається з множини випромінювачів Р (51), який відрізняється тим, що, коли відстань між випромінювачами (51) є істотно меншою за /2, а сигнал передачі, що надходить від загального сигналу передачі, застосовують до кожного випромінювача, цьому загальному сигналу призначають затримку (х), вираз якої описують нелінійною залежністю як функцію положення х випромінювача в антені, де застосування цієї залежності дозволяє модуляцію кутової апертури зразка передачі. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що, коли випромінювачі (51), які складають антену, є істотно еквідистантними по відношенню один до одного на відстань, істотно меншу за /2, то залежність затримки, яку застосовують до сигналу як функцію положення х випромінювача по відношенню до центра антени, є квадратичною залежністю формули: x   x 2 . 3. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що, коли випромінювачі (51) знаходяться на відстані один від іншого, що зменшується від центра до кінцевих точок, і ця відстань є істотно меншою за /2, залежність затримки застосовують до сигналу як функцію положення х випромінювача по відношенню до центра антени у вигляді формули: 9 UA 100004 C2 x    5 10 15 20 25 30 35 40 45 50    1 x  L ln L  x . c 4. Спосіб за пп. 1-3, який відрізняється тим, що затримка '(х), яку застосовують до сигналу, дорівнює модулю затримки (х) на період Т0, що відповідає центральній частоті переданого сигналу, де значення '(х) квантують по рівнях Q, від 1 до Q. 5. Спосіб за пп. 1-4, який відрізняється тим, що на випромінювачі, для яких квантують значення i затримки, що відрізняються на Т 0/2, подають живлення через аналогічну пару живлення шляхом простої зміни полярностей проводів живлення, таким чином, кількість необхідних пар живлення дорівнює Q/2. 6. Спосіб за одним з пп. 1, 2, 4 та 5, який відрізняється тим, що деякі з центральних випромінювачів лінійної антени групують разом у пари прилеглих випромінювачів, а віддалені випромінювачі групують разом у пари випромінювачів, симетричні по відношенню до центра антени, де випромінювачі складають пару, на яку подають такий самий сигнал i (52, 53), ці групи надають можливість досягти секторальної передачі з використанням лише центральних випромінювачів або ненаправленої передачі з використанням усіх випромінювачів. 7. Передавальна антена для втілення способу за п. 6, яка відрізняється тим, що, коли на кожний з випромінювачів (51) подають живлення від конкретної пари провідників (62), він включає засоби переключення (61) для подачі на вищезазначені випромінювачі заданої кількості N сигналів подачі (63), а кількість N є меншою за кількість Р випромінювачів, що складають антену. 8. Передавальна антена для втілення способу за одним з пп. 1-6, яка відрізняється тим, що включає дві лінійні антени (92, 93), які вертикально суміщені таким чином, щоб мінімізувати енергію, яку передають вверх та вниз, де дві антени розташовано на відстані одна від одної, що практично дорівнює половині середньої довжини хвилі , таким чином, надаючи можливість обмежувати передачу енергії вертикально над поверхнею чи в напрямку морського дна. 9. Акустична система детекції, включає направлену лінійну приймальну антену (73) та буксирувальну лінійну передавальну антену (71), довжина L якої більша довжини хвилі  сигналу, що передається, що складається з множини Р випромінювачів (51), причому відстань між випромінювачами (51) є істотно меншою ніж /2, і випромінювачі розташовані так, що сигнал передачі, що надходить від загального сигналу передачі, що застосовується до кожного випромінювача, цьому загальному сигналу призначена затримка (х), вираз якої описують нелінійною залежністю як функцію положення х випромінювача в передавальній антені, де застосування цієї залежності дозволяє модуляцію кутової апертури зразка передачі, при цьому лінійна передавальна та приймальна антени мають практично однаковий діаметр для того, щоб комплект міг бути автоматично намотаний на котушку. 10. Система за п. 9, яка відрізняється тим, що лінійна передавальна антена (71) є антеною, що складається з циліндричних випромінювачів (81) гнучкого типу, а лінійна приймальна антена (73) є антеною, що складається з гідрофонних триплетів. 11. Спосіб досягнення ненаправленої передачі у горизонтальній площині за допомогою лінійної антени (102) довжини L, що складається з множини Р випромінювачів, де антена є буксирувальною в будь-яке навігаційне положення між вертикаллю та горизонталлю, який відрізняється тим, що на кожен із випромінювачів подають сигнал передачі, який надходить від загального сигналу передачі, до якого застосовують затримку, значення вищезазначеної затримки описують нелінійною залежністю як функцію положення випромінювача в антені, цю залежність автоматично визначають в залежності від швидкості носія (101) для модифікації апертури озвученого сектора, що заявлено в антені, нахиленій відносно вертикалі. 12. Спосіб за п. 11, який відрізняється тим, що нелінійну залежність визначають для одержання апертурного кута sector зразка передачі, що задовольняє умову: sec tor  incl  prop , де incl являє собою кут нахилу антени до горизонталі та prop - відповідний напрямок передачі. 10 UA 100004 C2 11 UA 100004 C2 12 UA 100004 C2 13 UA 100004 C2 Комп’ютерна верстка M. Мацело Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП ―Український інститут промислової власності‖, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 14