極低頻發(fā)射系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)的研究與實(shí)現(xiàn)

劉勇，查明，饒斯韜，李縱，李文彬

武漢船舶通信研究所 低頻電磁通信技術(shù)實(shí)驗(yàn)室，湖北 武漢 430205

0 引 言

按照國(guó)際電信聯(lián)盟頻率劃分規(guī)則，極低頻（ELF）是指3～30 Hz，即將30 Hz及以下的頻率通常稱為極低頻[1]。在工程應(yīng)用中，跨度超過(guò)了0.1～300 Hz[2-3]的頻率實(shí)際上包括了極低頻（0.095～30 Hz）和超低頻(SLF，30～311 Hz）這兩個(gè)頻段[4-5]。極低頻信號(hào)在大地和電離層之間構(gòu)成的波導(dǎo)中傳播，具有傳播衰減小、傳播相位穩(wěn)定、穿透地層和海水深的鮮明特征[6-7]，其傳播距離可達(dá)數(shù)千甚至上萬(wàn)公里，適用于大面積地下資源、大陸架資源探測(cè)和地震預(yù)測(cè)[4]。

若采用傳統(tǒng)的垂直天線發(fā)射極低頻信號(hào)，則要求天線高度達(dá)到上千公里，而通常數(shù)百米高的垂直天線與極低頻的波長(zhǎng)相比太短，輻射效率極低。上世紀(jì)，美國(guó)、俄羅斯開(kāi)展了電離層加熱、水平低架天線輻射極低頻信號(hào)這兩種方法的研究，在高緯度地區(qū)開(kāi)展了兆瓦級(jí)大功率短波向極區(qū)的電離層加熱。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，電離層溫度隨著短波調(diào)制的極低頻信號(hào)變化而產(chǎn)生極低頻信號(hào)輻射，其輻射效率低，相對(duì)適合于高緯度地區(qū)。國(guó)內(nèi)中電第22研究所開(kāi)展了在中緯度地區(qū)電離層加熱輻射極低頻信號(hào)方法的研究，從而驗(yàn)證了電離層加熱輻射低頻信號(hào)效率低的結(jié)果[8]。

基于上述研究，俄羅斯最終放棄了電離層加熱的技術(shù)路線，轉(zhuǎn)而開(kāi)展兩端接地的水平低架天線輻射極低頻信號(hào)的研究，并通過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證了此方法的有效性[9]。2017年，美國(guó)國(guó)防部高級(jí)研究計(jì)劃局（DARPA）提出采用機(jī)械天線輻射低頻信號(hào)的創(chuàng)新計(jì)劃。根據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道，目前美國(guó)已實(shí)現(xiàn)了百米的極低頻信號(hào)輻射試驗(yàn)，但仍處于探索階段，遠(yuǎn)未達(dá)到實(shí)用要求[10]。在國(guó)內(nèi)，國(guó)防科技大學(xué)、南京航空航天大學(xué)、武漢船舶通信研究所也同步開(kāi)展了機(jī)械天線的基金項(xiàng)目和創(chuàng)新預(yù)研，研究水平與美國(guó)相近[11]。

在工程應(yīng)用中，通常采用長(zhǎng)距離水平低架天線來(lái)實(shí)現(xiàn)極低頻信號(hào)的有效發(fā)射。但極低頻段內(nèi)天線的感抗變化大，發(fā)射系統(tǒng)處于發(fā)射天線的強(qiáng)電磁場(chǎng)環(huán)境中，發(fā)射系統(tǒng)小信號(hào)設(shè)備受到干擾；同時(shí)，極低頻頻率過(guò)低，發(fā)射系統(tǒng)無(wú)法使用常規(guī)變壓器升壓和功率合成，難以實(shí)現(xiàn)大功率信號(hào)的放大。因此，研制極低頻發(fā)射系統(tǒng)極具挑戰(zhàn)性。

本文將基于極低頻信號(hào)功率放大原理的研究，提出極低頻/超低頻雙頻段雙橋級(jí)聯(lián)功率合成方法和高精度超低頻/極低頻雙頻段激勵(lì)信號(hào)生成方法，實(shí)現(xiàn)在同一主功率電路上極低頻和超低頻無(wú)變壓器大功率放大。針對(duì)極低頻頻段內(nèi)天線感抗變化大、發(fā)射系統(tǒng)難以獲得最大輻射功率的問(wèn)題，提出直通天線、電容調(diào)諧和匹配調(diào)諧的組合調(diào)諧策略，來(lái)獲得最大輻射功率。針對(duì)極低頻發(fā)射系統(tǒng)小信號(hào)設(shè)備在強(qiáng)電磁場(chǎng)環(huán)境中工作可靠性差的問(wèn)題，提出由以太網(wǎng)、控制層網(wǎng)二級(jí)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的集散檢測(cè)協(xié)同控制策略，來(lái)提高極低頻發(fā)射系統(tǒng)的冗余性和可靠性。

1 極低頻發(fā)射系統(tǒng)工作原理

圖1所示為極低頻發(fā)射系統(tǒng)工作示意圖。其中，信號(hào)處理設(shè)備的作用是對(duì)設(shè)定工作頻率進(jìn)行處理，生成高精度且頻率穩(wěn)定的小信號(hào)脈沖系列；500 kW發(fā)射設(shè)備是對(duì)激勵(lì)小信號(hào)進(jìn)行功率放大，輸出功率為500 kW單頻大功率極低頻信號(hào)，工作頻率范圍為0.1～300 Hz。

圖1 極低頻發(fā)射系統(tǒng)工作示意圖Fig.1 Schematic diagram of ELF transmission system

圖2 水平低架天線輻射原理Fig.2 Radiation principle of horizontal low-profile antennae

水平低架天線可長(zhǎng)達(dá)幾十公里甚至一百多公里[8,10]，通常選擇電導(dǎo)率σ小于10?4s/m的花崗巖地區(qū)架設(shè)天線，電流有效穿透深度可達(dá)數(shù)公里甚至數(shù)十公里。水平低架天線的方向特性與水平磁偶極子一致，天線方向呈“∞”形，采用兩根互相垂直的水平低架天線最大程度地實(shí)現(xiàn)輻射信號(hào)的全向覆蓋[8]。極低頻發(fā)射系統(tǒng)0.1～300 Hz工作頻率覆蓋范圍高達(dá)3 000倍，天線在不同頻率下工作時(shí)的阻抗變化非常大，其實(shí)部在10～300 Ω、虛部在0.1～1 000 Ω之間變化。受發(fā)射機(jī)功率和天線阻抗限制，天線發(fā)射電流一般為幾百安培[8]。

圖3為極低頻發(fā)射系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。系統(tǒng)主要由信號(hào)處理設(shè)備（高精度激勵(lì)器、信號(hào)處理單元）、高壓整流電源分系統(tǒng)（10 kV配電柜、整流變壓器、可控整流電源）、發(fā)射主機(jī)、轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)、匹配調(diào)諧分系統(tǒng)（匹配變壓器、調(diào)諧電容、高壓開(kāi)關(guān)）、假負(fù)載、天線接入設(shè)備（接入開(kāi)關(guān)、接地開(kāi)關(guān)、防雷裝置）、頻率標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備（頻標(biāo)）、時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備、檢測(cè)控制系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、低壓供電系統(tǒng)等組成。系統(tǒng)設(shè)備數(shù)量超過(guò)600余臺(tái)套，占地總面積約2 000 m2，分別被安裝布置在數(shù)個(gè)房間內(nèi)。

圖3 極低頻發(fā)射系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖Fig.3 Block diagram of the ELF transmission system

發(fā)射系統(tǒng)配備的2部500 kW發(fā)射機(jī)既可分別實(shí)現(xiàn)接?xùn)|西向天線或南北向天線獨(dú)立工作，又可實(shí)現(xiàn)同時(shí)工作并進(jìn)行大功率信號(hào)的空間合成。在局部設(shè)備或部件故障時(shí)，兩部發(fā)射機(jī)或小信號(hào)設(shè)備均可互為備用，從而提高了發(fā)射可靠性[3]。

2 極低頻發(fā)射系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)

2.1 極低頻信號(hào)功率放大技術(shù)

極低頻低端接近于直流，無(wú)法采用變壓器進(jìn)行信號(hào)放大與功率合成。因此，本文研究的極低頻發(fā)射系統(tǒng)采用的是雙橋級(jí)聯(lián)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，以及極低/超低頻雙頻段調(diào)制策略。其中，極低頻頻段生成帶死區(qū)的正弦脈寬調(diào)制（SPWM）激勵(lì)信號(hào)，超低頻頻段生成多電平矢量疊加激勵(lì)信號(hào)，在同一主功率電路上可以實(shí)現(xiàn)極低頻和超低頻無(wú)變壓器大功率放大。

極低頻發(fā)射系統(tǒng)選用的IGCT功率開(kāi)關(guān)管的峰值電壓參數(shù)為6 000 V/1 000 A，可穩(wěn)定地輸出3 000 V/300 A有效功率[13]。30 Hz以下的南北向、東西向天線最大電阻分別達(dá)到13，20 Ω，單個(gè)H橋不足以直接在天線上穩(wěn)定可靠地輸出500 kW的功率，故采用了2個(gè)H橋級(jí)聯(lián)疊加的電路來(lái)實(shí)現(xiàn)功率放大。圖4所示為設(shè)計(jì)的發(fā)射主機(jī)功率放大原理圖（圖中各符號(hào)定義可詳見(jiàn)文獻(xiàn)[14]）。其中，每個(gè)H橋采用獨(dú)立的直流電源供電，通過(guò)輸出端的串聯(lián)方式實(shí)現(xiàn)級(jí)聯(lián)工作，并給設(shè)備的電壓、電流留有一定的余量。功率放大器最大輸出電壓4 000 V、最大輸出電流300 A，最大輸出功率1 200 kVA，在天線上每個(gè)頻點(diǎn)可穩(wěn)定輸出500 kW有效功率。

圖4 發(fā)射主機(jī)功率放大原理圖[14]Fig.4 Schematic diagram of power amplifier for the primary transmitter[14]

圖4中：開(kāi)關(guān)S1，S1′，S2和S2′共同組成一個(gè)H橋（H1）；開(kāi)關(guān)S3，S3′，S4和S4′共同組成另一個(gè)H橋（H2）。開(kāi)關(guān)S1與S1′組成半橋，不能同時(shí)導(dǎo)通；開(kāi)關(guān)S2和S2′組成半橋，也不能同時(shí)導(dǎo)通，否則會(huì)出現(xiàn)直通，損壞功率管。因此，在激勵(lì)信號(hào)加入死區(qū)時(shí)間以防止功率管受到損壞。在一個(gè)調(diào)制周期內(nèi)，該電路有正向?qū)?、反向?qū)ā⒄蚺月?、反向旁路這4種工作狀態(tài)[14]。

8個(gè)功率開(kāi)關(guān)管的8路激勵(lì)信號(hào)有兩種產(chǎn)生方式，其工作原理如圖5所示[14]。工作頻率低于30 Hz時(shí)，采用SPWM方式（根據(jù)左邊的調(diào)制原理）生成激勵(lì)信號(hào)。工作頻率高于30 Hz時(shí)，發(fā)射機(jī)輸出采用三電平疊加方式生成激勵(lì)信號(hào)，將2個(gè)H橋的階梯波功率進(jìn)行合成，并根據(jù)正弦波基頻信號(hào)直接整形為方波，調(diào)整脈寬占空比為5/12，然后再將2個(gè)H橋?qū)?yīng)位置的開(kāi)關(guān)移相角30°（π/12）生成激勵(lì)信號(hào)8路脈沖序列，即右邊的方波脈沖系列。

圖5 兩個(gè)頻段的8路激勵(lì)信號(hào)對(duì)應(yīng)關(guān)系圖Fig.5 The relation diagram of eight-channel excitation signals of two frequency bands

兩個(gè)2H橋采用載波三角波移相控制法級(jí)聯(lián)疊加，輸出五電平階SPWM梯波電壓，表達(dá)式如下：

式中：Jn為n階貝塞爾函數(shù)；調(diào)制比M=US/UC≤1，其中，US為正弦調(diào)制波幅值，UC為三角載波幅值；載波比F=ωC/ωS?1， 其中，ωC為三角載波角頻率，ωS為 正弦調(diào)制波角頻率；Ud為2H橋的直流電源電壓。由式（1）第1項(xiàng)可知，輸出電壓基波幅值為 2MUd，其只與調(diào)制比M有關(guān)。由式（1）第2項(xiàng)可知，輸出電壓的諧波分量對(duì)稱的分布在4，8，12······等倍數(shù)的載波頻率周圍[14]。

理論上，SPWM波形不含低階奇次諧波，而實(shí)際上由于加入了死區(qū)時(shí)間，則不可避免地將出現(xiàn)3次、3次等低次諧波，且頻率越低，低次諧波越大[14-15]。針對(duì)上述分析進(jìn)行的諧波仿真條件如下：正弦波頻率27.9 Hz，三角波頻率210 Hz，調(diào)制比0.95，死區(qū)時(shí)間20 μs，負(fù)載電阻8.9 Ω，電感35.18 mH[14]。仿真輸出的電壓電流波形如圖6所示，圖中輸出到天線上的總諧波畸變率（THD）約為1.51%。

圖6 正弦脈寬調(diào)制的仿真電壓和電流波形Fig.6 The voltage and current waveforms simulated by SPWM

2.2 組合調(diào)諧策略

因發(fā)射天線呈感性，故天線調(diào)諧回路中必須串聯(lián)電容器來(lái)抵消天線的電抗分量，使其表現(xiàn)為純阻特性，以利于獲得最大功率輻射。針對(duì)0.1～300 Hz天線阻抗變化大的問(wèn)題，本文研究中提出了直通天線、電容調(diào)諧和匹配調(diào)諧的組合調(diào)諧策略，通過(guò)分組串聯(lián)電容來(lái)抵消天線的感抗分量，使發(fā)射機(jī)的輸出呈現(xiàn)純阻特性，從而獲得最大的輻射功率。此時(shí)，回路串聯(lián)諧振于工作頻率，表現(xiàn)為帶通特性。

圖7所示為天線調(diào)諧原理圖。具體設(shè)計(jì)如下：在0.1～0.5 Hz頻率時(shí)，發(fā)射主機(jī)無(wú)電容調(diào)諧直接連接發(fā)射天線；在0.5～30 Hz以下頻率時(shí)，無(wú)變壓器而直接通過(guò)電容調(diào)諧連接發(fā)射天線；在30 Hz以上頻率時(shí)，先經(jīng)變壓器進(jìn)行匹配，然后由調(diào)諧電容調(diào)諧連接發(fā)射天線。

在工作頻率高于30 Hz時(shí)，天線阻抗較大，實(shí)部最高達(dá)300 Ω，與發(fā)射主機(jī)最佳輸出阻抗相差甚遠(yuǎn)，因此，設(shè)計(jì)了多變比的輸出變壓器來(lái)實(shí)現(xiàn)阻抗匹配?？紤]到匹配變壓器漏感參與調(diào)諧回路且影響了調(diào)諧參數(shù)，故要求變壓器在全頻段都為低漏感。鑒于東西向和南北向天線參數(shù)不同，東西向變壓器變比在1:1～1:3之間變化，南北向變壓器變比在1:1～1:1.5之間變化。

2.3 二級(jí)網(wǎng)絡(luò)集散檢測(cè)控制策略

系統(tǒng)由2臺(tái)操作終端、主控單元、系統(tǒng)控制柜等設(shè)備組成，如圖8所示。該控制系統(tǒng)可對(duì)發(fā)射系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)視、控制、故障檢測(cè)和保護(hù)，并根據(jù)預(yù)定時(shí)間和任務(wù)表自動(dòng)切換預(yù)存工作頻率以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)發(fā)射。

圖8 強(qiáng)電磁場(chǎng)環(huán)境的控制系統(tǒng)組成Fig.8 Composition of control system for strong power electromagnetic fields

集散檢測(cè)控制系統(tǒng)由以太網(wǎng)、控制層網(wǎng)二級(jí)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成。在以太網(wǎng)配有操作終端、主控單元等設(shè)備，可實(shí)時(shí)顯示發(fā)射系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)信息；通過(guò)以太網(wǎng)對(duì)主控單元發(fā)出指令，可對(duì)發(fā)射設(shè)備進(jìn)行控制。在控制層網(wǎng)上配有主控單元、系統(tǒng)控制柜等設(shè)備，設(shè)備間的數(shù)據(jù)傳輸采用可編程序邏輯控制器（PLC）專用網(wǎng)絡(luò)MELSECNET/H，可實(shí)時(shí)傳遞與設(shè)備運(yùn)行相關(guān)的數(shù)據(jù)。此外，控制層網(wǎng)的傳輸介質(zhì)為雙重回路的光纖，從而提高了系統(tǒng)冗余性和可靠性。

3 系統(tǒng)測(cè)試與試驗(yàn)

國(guó)家無(wú)線電委員會(huì)為極低頻發(fā)射系統(tǒng)分配了0.095～311 Hz共98個(gè)頻率。極低頻發(fā)射系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)為：在近百個(gè)頻點(diǎn)輸出500 kW發(fā)射功率，東西向發(fā)射電流矩為3×107Am，南北向發(fā)射電流矩為2×107Am，覆蓋范圍可在3 000 km內(nèi)，另外，0.5～10 Hz信號(hào)的信噪比大于10 dB，10 Hz以上信號(hào)的信噪比達(dá)到15～20 dB。

3.1 陸地場(chǎng)強(qiáng)測(cè)試

陸地場(chǎng)強(qiáng)測(cè)試分別測(cè)試了南北向天線、東西向天線、兩天線合成3種發(fā)射狀態(tài)下的信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)。具體包括4部分內(nèi)容：1）南北方向500～2 500 km場(chǎng)強(qiáng)測(cè)試；2）西北方向500～3 000 km場(chǎng)強(qiáng)測(cè)試；3）90°弧線1 000 km距離場(chǎng)強(qiáng)測(cè)試；4）與俄羅斯合作開(kāi)展的7 000 km距離場(chǎng)強(qiáng)測(cè)試。

國(guó)內(nèi)陸地場(chǎng)強(qiáng)測(cè)試地點(diǎn)分布如圖9所示。沿著輻射天線的兩個(gè)方向每間隔500 km為一個(gè)測(cè)試點(diǎn)。場(chǎng)強(qiáng)測(cè)試采用武漢船舶通信研究所研制的5通道CEMT-03接收機(jī)，分別接3根CMS-02磁傳感器（Hx，Hy，Hz，即x，y，z方向的磁場(chǎng)）和2根電天線（Ex，Ey，即x，y方向的電場(chǎng)），場(chǎng)強(qiáng)測(cè)試設(shè)備連接圖如圖10所示。設(shè)備與磁傳感器之間的保持3～5 m距離以避免電磁干擾，然后，挖坑用泥土掩埋磁傳感器。電傳感器為性能穩(wěn)定的長(zhǎng)周期不極化電極，同一方向上2個(gè)電極之間的連接線長(zhǎng)度根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況作調(diào)整，一般在50～100 m之間。

圖9 國(guó)內(nèi)陸上場(chǎng)強(qiáng)測(cè)試地點(diǎn)Fig.9 Sites of strength measurement for domestic onshore field

圖10 極低頻場(chǎng)強(qiáng)測(cè)試設(shè)備連接圖Fig.10 Connection diagram of ELF field strength testing devices

CEMT-03接收機(jī)將測(cè)量的電磁信號(hào)存儲(chǔ)，導(dǎo)入計(jì)算機(jī)并按照如圖11所示流程進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。主要步驟包括：1) 根據(jù)電磁接收機(jī)采集到的數(shù)據(jù)計(jì)算功率譜；2) 依據(jù)磁傳感器、電磁探測(cè)儀的校準(zhǔn)系數(shù)，得到校準(zhǔn)后的信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)；3) 計(jì)算一定帶寬內(nèi)的噪聲功率譜密度；4) 計(jì)算各頻點(diǎn)的信噪比。

圖11 數(shù)據(jù)處理流程示意圖Fig.11 Flow chart of data processing

若信號(hào)采樣時(shí)間為256～2 048 s時(shí)且在3 000 km覆蓋范圍內(nèi)，則0.5～10 Hz信號(hào)的信噪比大于10 dB，而10 Hz以上信號(hào)的信噪比可達(dá)20 dB。其中，計(jì)算得到的西北方向1 500，3 000 km距離的5.766 Hz極低頻電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)和磁場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)分別如圖12和圖13所示，其中，1 500 km距離的信噪比約為20 dB，3 000 km距離的信噪比約為12 dB，結(jié)果滿足發(fā)射系統(tǒng)信噪比指標(biāo)要求。

圖12 西北1 500 km距離5.766 Hz極低頻電場(chǎng)和磁場(chǎng)頻譜Fig.12 Electric and magnetic field spectra of 5.766 Hz ELF at a distance of 1 500 km in Northwest China

圖13 西北3 000 km距離新疆奎屯5.766 Hz電場(chǎng)和磁場(chǎng)頻譜Fig.13 Electric and magnetic field spectra of 5.766 Hz ELF at a distance of 3 000 km in Kuitun, Xinjiang, Northwest China

與俄羅斯合作開(kāi)展7 000 km距離的場(chǎng)強(qiáng)測(cè)試，圖14所示為采樣時(shí)間為1 000 s時(shí)11.32和27.9 Hz頻率時(shí)的磁場(chǎng)頻譜圖。由圖可分析得出，接收到的信號(hào)信噪比達(dá)到15 dB，結(jié)果滿足設(shè)計(jì)指標(biāo)要求。

圖14 7 000 km距離11.2 Hz和27.9 Hz的極低頻磁場(chǎng)頻譜Fig.14 Magnetic field spectra of 11.32 Hz and 27.9 Hz ELF at a distance of 7 000 km onshore

3.2 水下場(chǎng)強(qiáng)測(cè)試

水下場(chǎng)強(qiáng)測(cè)試主要開(kāi)展了1 300 km距離的水下100～300 m大陸架探測(cè)試驗(yàn)。圖15所示為距離發(fā)射臺(tái)約1 300 km距離水下200～300 m大陸架17 Hz和 2.48 Hz場(chǎng)強(qiáng)（Ey）的測(cè)試結(jié)果。其中，接收到的17 Hz信號(hào)的信噪比為14.254 7 dB，接收到的2.48 Hz信號(hào)的信噪比為14.527 5 dB，結(jié)果滿足設(shè)計(jì)指標(biāo)要求。

圖15 1 300 km距離大陸架水下200～300 m的極低頻信號(hào)頻譜Fig.15 Signal spectra of continental shelf in the water depth of 200-300 m at a distance of 1 300 km

上述場(chǎng)強(qiáng)測(cè)試與試運(yùn)行探測(cè)試驗(yàn)結(jié)果表明：極低頻信號(hào)覆蓋了我國(guó)領(lǐng)土和主要領(lǐng)海，輻射信號(hào)強(qiáng)度比天然源信號(hào)高出10～20 dB。

3.3 地下資源探測(cè)試驗(yàn)

在地下資源探測(cè)方面，開(kāi)展了內(nèi)蒙古曹四夭鉬礦、重慶明月峽構(gòu)造、河南泌陽(yáng)油田等地下資源探測(cè)，最大探測(cè)深度達(dá)10 km，以及首都地震圈、南北地震帶地震臺(tái)站信號(hào)監(jiān)測(cè)和南海北部大陸架探測(cè)等試驗(yàn)。中科院地質(zhì)與地球物理研究所底青云團(tuán)隊(duì)提供的泌陽(yáng)油田資源探測(cè)0.1～256 Hz電磁場(chǎng)頻譜如圖16所示。由圖所示結(jié)果可見(jiàn)，極低頻發(fā)射系統(tǒng)提供的極低頻信號(hào)可為開(kāi)展地下資源探測(cè)等方面的探索性研究和工程試驗(yàn)研究提供支持。

圖16 泌陽(yáng)油田電磁場(chǎng)頻譜數(shù)據(jù)Fig.16 Electromagnetic spectra data obtained by source detection in Biyang oil field

4 結(jié) 語(yǔ)

本文研究了極低頻信號(hào)的功率放大與合成機(jī)理、水平天線組合調(diào)諧策略和二級(jí)網(wǎng)絡(luò)集散檢測(cè)控制策略，介紹了極低頻發(fā)射系統(tǒng)的工作原理，并對(duì)極低頻發(fā)射系統(tǒng)進(jìn)行了陸地、水下和地下場(chǎng)強(qiáng)測(cè)試。結(jié)果表明，極低頻信號(hào)可以覆蓋我國(guó)國(guó)土和主要領(lǐng)海，輻射信號(hào)強(qiáng)度比天然源信號(hào)高出10～20 dB，探測(cè)深度達(dá)10 km。極低頻發(fā)射系統(tǒng)的試驗(yàn)研究推進(jìn)了極低頻無(wú)線電技術(shù)的發(fā)展，為實(shí)現(xiàn)深水通信技術(shù)發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。與此同時(shí)，研制的極低頻發(fā)射系統(tǒng)為我國(guó)提供了跨學(xué)科的新型公用性、開(kāi)放性服務(wù)平臺(tái)，對(duì)相關(guān)行業(yè)和學(xué)科的發(fā)展將具有巨大推動(dòng)作用。