小型水下声信标多功能通讯天线的制作方法

本技术属于水下设备卫星与无线通讯，具体涉及一种小型水下声信标多功能通讯天线。

背景技术：

1、水下声信标是一种小型声呐设备，一般直接安装在水下“被测目标”上，入水前进行参数设定，入水后能够发出/接收一定特征的声波脉冲信号，用于水下“被测目标”的水声定位、水声遥测与遥控，以及水声通信等。远端使用专用的声呐处理设备，接收声信标发出的声波脉冲，处理解调后计算信标在水中的位置，实现对水中目标的定位跟踪；声呐处理设备，按规律发射编码脉冲声波信号，水下声信标接收到声呐处理设备发出的编码脉冲声波信号，进行处理解调后，实现相应的水声遥测与遥控、水声通信等功能。

2、水下声信标按照工作原理不同，可分为广播式、应答式、组合式等。广播式是指声信标入水后，可即时工作、可延时工作，以一定的编码方式向周围水域广泛发射声波，但不具备接收声波功能；应答式声信标不仅具有发射声波功能，还同时具有接收声波的功能，并能够对接收到的编码声波信号进行解码，应答式声信标因其编解码特性能够附带更多信息量，在海洋工程上得到广泛应用，但体积与重量相对偏大；组合式是指水下声信标可工作在多种模式下切换，比如按照约定时序顺序工作在广播、应答，以及连续接收等不同工作状态下，但需要入水前进行参数设置。

3、在一些高精度水声测量方面，如水下装备湖海试验验证过程中的实时高数据率水声定位跟踪过程中，通常采用与卫星时钟同步的水下声信标(主要指广播式和组合式)来满足被测目标水下航行测试过程的高精度测量要求。水下声信标在下水前，需要进行卫星时钟同步、参数设定等操作，完成后入水即可按照设定参数进行工作，上述工作统称为“试前设定”操作。“试前设定”主要功能有三种：1)卫星同步。利用全球定位系统(globalpositioning system,gps)/北斗卫星导航系统(beidou navigation satellite system,bds)的授时信息，将水下声信标与配套声呐处理设备进行时序统一，以提高水声测量精度；2)参数设定。根据当前需求，设定水下声信标工作参数，如工作模式(广播式、应答式、组合式等)、触发方式，甚至水声信号频带、滤波系数等具体参数信息，以提高当前水声环境适应性；3)试前自检。通过设定程序，对水下声信标的当前内部工作参数和模式等信息，进行综合检查，以提高水声测量可靠性。

4、目前，“试前设定”通常采用综合调试台等配套设备，通过线缆与水下声信标连接，利用卫星同步后的综合调试台对水下声信标进行参数设定。设定完成后，拆除之间的连接缆，水下声信标完成设定。其基本工作方式如图1所示。由此可见，现有常规设定方式，需要专用的配套调试设备(即综合调试台)，而且必须与水下声信标进行有缆连接。另外，由于水下声信标的设定参数、当前运行状态等信息是与综合调试台进行实时通信，无法及时与系统配套的另一端声呐处理设备数据共享，这不利于进一步提高系统级水声测量精度。因此，利用专用综合调试台对水下声信标进行“试前设定”的方法，主要适合对便捷性和经济性不太敏感的固定水域应用场所，但在小型水下声信标海上使用上，存在一些不足：

5、a)、需要配套专用设备用于试前设定操作，增加系统复杂性和硬件成本；

6、b)、不具备系统联动功能，即水下声信标试前信息无法实时与远端配套声呐处理设备进行实时通信，不利于进一步提高测量精度，亦无法进一步降低系统级试验风险；

7、c)、试前状态无法统一，操作完成后需要将线缆拆除，状态变化；

8、d)、对现场操作人员技术要求较高，不利于广泛性推广使用。

9、综上所述，当前“试前设定”主要适用于固定水域的常规性试验使用，基本能满足大型现场的基本使用需求。但在水下声信标不断小型化、智能化发展过程中，其不足已经逐渐显现，甚至难以满足以组合式为代表的复杂式水下声信标使用需求。因此，需针对小型化、智能化水下声信标的现场便捷式“试前设定”需求，进一步提高水下声信标的“试前设定”效率和可靠性，从便捷性和系统性层面进一步提高水声系统测量精度。

技术实现思路

1、本技术的发明目的克服了现有的通讯天线的缺点，而是提供一种小型水下声信标多功能通讯天线。

2、为了完成本技术的发明目的，本技术采用以下技术方案：

3、本发明的一种小型水下声信标多功能通讯天线，它包括：gps/bd天线、信号调理模块、硫化胶外套、内屏蔽层、数传天线、水密插头和emc金属屏蔽套管，其中：所述水密插头、数传天线、内屏蔽层、emc金属屏蔽套管、信号调理模块和gps/bd天线依次纵向排列在一起，硫化胶外套包裹在上述的数传天线、内屏蔽层、emc金属屏蔽套管、信号调理模块、gps/bd天线和部分水密插头的外侧，数传天线的一端插在水密插头上，内屏蔽层是圆弧状的内屏蔽层，它将硫化胶外套分成二部分，数传天线的另一端靠近凸起的内屏蔽层的外侧，gps/bd天线一端向外，另一端接入信号调理模块，信号调理模块的外部被emc金属屏蔽套管所包裹，emc金属屏蔽套管的端部靠近凸起的内屏蔽层的内侧，信息线在硫化胶外套内依次穿过emc金属屏蔽套管和内屏蔽层将信号调理模块与水密插头相连，内屏蔽层将数传天线所传递的信号与gps/bd天线所传递的信号隔开。

4、本发明的小型水下声信标多功能通讯天线，其中：所述内屏蔽层由至少二层金属网叠加而成，该金属网的最大孔径为50微米，叠加后金属网的最大孔径为30微米。

5、本发明的小型水下声信标多功能通讯天线，其中：所述内屏蔽层由三层金属网叠加而成。

6、本发明的小型水下声信标多功能通讯天线，其中：所述emc金属屏蔽套管是由emc金属屏蔽层缠绕而成的，它的最大孔径为100微米。

7、本发明的小型水下声信标多功能通讯天线，其中：所述内屏蔽层两个端点之间连线与内屏蔽层凸起到该连线的垂直距离之比为10：1至5：1。

8、本发明的小型水下声信标多功能通讯天线，其中：所述gps/bd天线为极化陶瓷有源天线，它的中心频率为1500-1600mhz，增益为20-30db。

9、本发明的小型水下声信标多功能通讯天线，其中：所述数传天线为433mhz垂直极化的螺旋胶棒天线。

10、本发明的小型水下声信标多功能通讯天线，其中：所述信号调理模块包括依次串接在一起的一级滤波器、一级放大器、二级滤波器、二级放大器、可调放大器和衰减器，gps/bd天线的输出端与一级滤波器相连，水密插头的输入端与衰减器相连，水密插头的输出端与可调放大器相连。

11、本发明的小型水下声信标多功能通讯天线，其中：所述信号调理模块还包括：三级放大器，三级放大器被连接在二级放大器和可调放大器之间。

12、有益效果

13、本发明的一种小型水下声信标多功能通讯天线，可满足当前小型化、多功能水下声信标的现场高效“试前设定”需求，满足便捷的组合式水下声信标研制过程中远端调试要求，可直接与水下声信标进行配套使用，无需额外增加常规式综合调试台/设备。而且试前操作完成后，可在不更改当前状态基础上直接下水使用，具有更好的状态一致性。更为重要的是，利用该天线进行水下声信标的试前设定操作，可直接在远端声呐处理设备软件上自动完成。

14、其具有以下优点：

15、a)、在水下声信标工程应用上，首次实现gps/bds卫星天线与433mhz无线数传天线的小尺寸一体化集成设计，实现水下声信标试前设定的便捷参数设置与实时信息反馈；

16、b)、水下声信标多功能通讯天线可简化试前操作流程，取消常规综合调试台/设备，降低声呐系统复杂性，提高实用性和经济性；

17、c)、可建立水下声信标与远端配套声呐处理设备之间的试前实时通信链路，将水下声信标试前设定相关信息，实时传送给远端配套声呐处理设备。如声水下信标试前设定后校准的深度传感器零点为0.2m，这与常规方式默认为0m不同，可进一步提高声呐系统测量精度；

18、d)、可实现远距离水下声信标与远端配套声纳处理设备的同时调试，提高声呐系统的同步调试效率；

19、e)、gps/bds卫星天线与433mhz无线数传天线上下错层布局，无线能量分别集中在垂直和水平两个方向，且两种天线之间设计有内屏蔽金属和emc金属屏蔽套管组成的综合屏蔽层，内屏蔽与数传天线后端处理电路信号地相连，emc金属屏蔽套管与信号调理模块、gps/bd天线信号地相连，从工作频段和物理隔离方面进一步降低两种天线之间的相互干扰；

20、f)、gps/bds卫星天线后端设计有可调增益电路，根据当前卫星信号接收状态数据，对信号调理模块进行自适应卫星天线增益动态调整，进一步提高现场收星效率和可靠性；

21、g)、兼顾卫星天线、数传天线、水下声信标电子开关、水密堵头等多种功能，试前操作完成后，无需插拔直接下水使用，确保当前水下声信标的工作状态一致性。