專利名稱：中頻礦井通信系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于地下礦井中的通信系統(tǒng)，更準確地說，涉及一種包含由中頻無線電收發(fā)兩用機和雙向增音機組成的網(wǎng)絡(luò)的礦井通信系統(tǒng)。所述無線電收發(fā)兩用機通過環(huán)形天線與礦井中電的和天然的波導(dǎo)導(dǎo)體磁耦合，并且借助內(nèi)在安全電流限制器電路而避免出現(xiàn)引燃條件。
早已知悉，中頻(MF)電磁波除通過存在于地下礦井里的電導(dǎo)體(諸如鐵路線、鋼絲繩和電導(dǎo)線)傳播以外，還能通過自然介質(zhì)(諸如煤和巖石)傳播。人們曾經(jīng)做過種種利用中頻信號的多種傳播性能，以發(fā)展“無線“通信系統(tǒng)的努力。無線電地下礦井通信系統(tǒng)不但將提高礦井生產(chǎn)力，而且將改善礦井安全條件。LarryG.Stolarczyk在1980年的一篇論文中建議過這樣一種系統(tǒng)。他的分格式礦井通信系統(tǒng)既利用了導(dǎo)體傳播模式又利用了天然波導(dǎo)傳播模式，以實現(xiàn)礦井中的中頻無線電通信。該系統(tǒng)利用分格增音機為兩臺移動式無線電收發(fā)兩用機提供相互間通信手段。用雙線傳輸線路(即，一條電話線路)提供通向地面和其他增音機的通信線路，在該線路上傳送聲頻范圍內(nèi)聲音信號。見L.Stolarczyk所著的《用于地下采礦的分格式中頻無線電通信系統(tǒng)的設(shè)計》一文，由國家無線電通訊會議(1980年11月30日-12月4日)再版。但是，這種系統(tǒng)具有系統(tǒng)中的增音機與地面站之間不能利用無線電頻率信號進行通信的缺點。例如，在礦井受災(zāi)期間，倘若電話線路被切斷，就將產(chǎn)生嚴重的問題。這個早期的系統(tǒng)(它包含無線電收發(fā)兩用機和附著于礦工所穿的防護衣上的環(huán)形天線)曾經(jīng)由L.Stolarczyk和R.Chufo在《用于地下采礦的中頻無線電通信系統(tǒng)的系統(tǒng)設(shè)計和運行》(1981年9月)一文中作過更詳細的描述。應(yīng)用于這些早期系統(tǒng)中的環(huán)形天線是各種二次調(diào)諧環(huán)形天線。
新近，該中頻無線電通信技術(shù)已經(jīng)擴展為包括一個可為礦井裝載列車的操作提供無線電控制的無線電通信系統(tǒng)。見H.Dobroski和L.Stolarczyk合著的《通過中頻技術(shù)和礦井現(xiàn)有導(dǎo)體進行控制和監(jiān)測》一文，IEEETransactionsonIndustryApplications，Vol.IA-21，No4(July/August1985)。在這一系統(tǒng)中，通過利用空心線耦合器，在現(xiàn)有導(dǎo)體上感應(yīng)中頻無線電信號。
還曾經(jīng)對采用鐵氧體耦合器以在導(dǎo)體上感應(yīng)中頻無線電信號做過許多嘗試。這些嘗試都具有這樣的問題，即，沒有單一的鐵氧體材料能令人滿意地既起到接受線路耦合器又起到傳輸線路耦合器的作用。
最后，已經(jīng)發(fā)表了一些評論關(guān)于發(fā)展應(yīng)用于無線電礦井通信系統(tǒng)中的各種環(huán)形天線的種種嘗試的綜述文章。見R.Lagace，D.Curtis，J.Foulkes和J.Rothery所合著的《用于便攜式甚低頻至中頻無線電礦井通信的發(fā)射天線》一文，美國海軍陸戰(zhàn)隊兵營(USMB)承包最終報告(HO346045)，任務(wù)(Task)C，任務(wù)序號1(ArthurD.Little，Inc.)1977年5月。
關(guān)于用于礦井通信系統(tǒng)中的環(huán)形天線，很久前已經(jīng)知道一種裝入子彈帶式外套中的環(huán)形天線。例如，見B.A.Austin和G.P.Lambert所合著的《安裝于格林錫德-科來里(GreensideCollery)，埃佩克斯礦山有限公司(ApexMinesLimited)地下無線電通信系統(tǒng)的中間報告》，南非礦山會(ChaniberofMinesofSouthAfrica)研究報告第39/77號，工程號CSICIO(1977)。該子彈帶式結(jié)構(gòu)具有如下缺點當該礦工的胸部移動時，該天線的環(huán)形面積變化，于是改變了天線的面積和感應(yīng)。
礦井通信方法學(xué)已發(fā)展的一個獨立的方向是應(yīng)急通信。應(yīng)急礦井通信系統(tǒng)的兩種型式是地震法和鉆孔法。在地震法中，陷于井中的礦工通過連續(xù)重擊鐵軌或頂板螺栓而發(fā)送地震振動。用地面的地震檢波器遙測這些信號。在計算機對地震信號的到達時間進行分析之后，就能夠確定陷于井中的礦工的位置。已證實這種地震法是不適當?shù)?，因為部署地震檢波器陣列是費時的，也豢贍芙猩敉ㄐ擰４送?，该茧H跣枰鋅蠊げ皇苤厴說南染鎏跫?，致暑欫能重击铁轨或顶板螺栓，遍斨q觳獾狡湮恢謾 在鉆孔法中，將探針沿鉆孔下降，以便提供與陷于井中的礦工的雙向聲音通信。這一方法是不能令人滿意的，因為組織鉆孔是費時的，而且倘若不知道礦工陷于井中的確切位置，也是無用的。
對于所有應(yīng)用于礦井中的電氣裝備的一個安全要求是該裝備必須具有內(nèi)在安全性。具有內(nèi)在安全性的裝備在正?；虿徽５臈l件下，都不會釋放出充分的電或熱能以致點燃具有最易著火濃度的特別危險的混合氣體。見《電機及電子學(xué)工程師聯(lián)合會(IEEE)電和電子學(xué)術(shù)語標準詞典》，第三版，第463頁(1984)。為了滿足這一要求，礦業(yè)安全和健康署(MSHA)和聯(lián)合王國健康和安全機關(guān)(HSE)要求各種蓄電池要用保險絲和串接電阻電路給予保護。該保險絲被設(shè)計成能在電阻溫度達到某一值之前熔斷。這種電路的缺點是該電路要求較多的蓄電池以補償該電阻兩端的電壓降。應(yīng)用較多的蓄電池會增大礦井裝備的尺寸，而且會降低各蓄電池的容量。
因此，本發(fā)明的一個目的是提供一種地下礦井通信系統(tǒng)，在該系統(tǒng)里，多個增音機和地面基站能夠利用中頻(MF)無線電信號相互進行通信。
本發(fā)明的另一目的是提供一種使用地下礦井通信系統(tǒng)進行通信的方法，借此，能夠把中頻無線電信號長距離傳送到地面基站。
本發(fā)明的另一目的是提供一種用于將中頻信號感應(yīng)耦合到各導(dǎo)電體上的改進的方法。
本發(fā)明的另一目的是提供一種用于將中頻信號感應(yīng)耦合到各天然波導(dǎo)上的方法。
本發(fā)明的另一目的是提供一種改進了的電流限制電路，該電路阻止在地下礦井通信系統(tǒng)內(nèi)的無線電設(shè)備中出現(xiàn)引燃條件。
本發(fā)明的另一目的是提供一種用于礦井通信系統(tǒng)中的發(fā)射機，它在以最高效率產(chǎn)生環(huán)形磁矩方面具有最佳條件。
本發(fā)明的另一目的是提供一種用于通信系統(tǒng)中的便攜式無線電設(shè)備，在緊急情況下它可由礦工隨身攜帶。
本發(fā)明的另一目的是提供一種用于通信系統(tǒng)中的個人攜帶的無線電設(shè)備，它能夠和許多個天線一起應(yīng)用。
本發(fā)明的另一目的是提供一種用于呼叫或向礦工報警的播叫系統(tǒng)。
本發(fā)明的另一目的是提供一種用于通信系統(tǒng)中的豎直環(huán)形天線單元，它可以由礦工穿在身上，而且其中環(huán)形面積將保持不變。
本發(fā)明的另一目的是提供一種用于通信系統(tǒng)中的可移動的水平環(huán)形天線，它可以安裝在機動車輛上。
簡短地說，本發(fā)明包括一種使用地下礦井通信系統(tǒng)以實現(xiàn)全礦通信的方法，以及一種用于保障在該系統(tǒng)中的電氣裝備將不會引起各類引燃條件的內(nèi)在安全電流限制器電路。該系統(tǒng)包括各種便攜式無線電設(shè)備，個人攜帶的無線電設(shè)備、播叫器、移動式無線電設(shè)備和地面站無線電設(shè)備，所有這些設(shè)備由增音機主干網(wǎng)絡(luò)連接在一起。所述增音機是與礦井中現(xiàn)有導(dǎo)電體緊耦合的雙工無線電收發(fā)兩用機。各播叫器有一個獨立的增音機網(wǎng)絡(luò)。由系統(tǒng)中的無線電設(shè)備發(fā)送的信息，通過無線電設(shè)備上的豎直的和水平的環(huán)形天線，以某一頻率感應(yīng)耦合到各導(dǎo)電體上。該信息由各增音機接收，然后放大、復(fù)制并以兩種不同的頻率發(fā)送。這允許該原始無線電信息得以長距離傳送到地面站，也發(fā)送到系統(tǒng)中的其它無線電設(shè)備。各播叫器裝有信號燈，該燈由地面播叫器基站發(fā)送的數(shù)字編碼信號啟動。這允許地下重要人員得以單獨與該無線電系統(tǒng)聯(lián)系。系統(tǒng)中的每一個無線電設(shè)備、播叫器和增音機都配備有一種內(nèi)在安全(IS)電流限制器電路，該電路保證系統(tǒng)中的故障將不會引起引燃條件。該IS電流限制器電路包括電流跳閘電路、備用電流跳閘電路和限流場效應(yīng)晶體管(FET)等一系列裝置。每當該電路吸收過量的電流消耗時，反饋控制放大器就將限流FET激勵到高阻狀態(tài)。那時，電流跳閘電路就將該系統(tǒng)閉鎖在斷開位置，直至排除漏電流的故障為止。連在限流FET上的熱敏電阻補充了所述反饋控制放大器。系統(tǒng)中每個無線電設(shè)備和增音機的發(fā)射機單元預(yù)定在產(chǎn)生環(huán)形磁矩方面具有最大效率。這是通過栽謔被沸翁煜咧邢牡墓β視胍訓(xùn)髦釁翟夭ㄐ藕諾鈉德蝕碇壤兇羆咽笛《ǘ迪值?。栽r痙⒚髦校 0英寸直徑的環(huán)形天線與便攜式無線電設(shè)備和增音機一起使用。個人攜帶式無線電設(shè)備能夠與多種環(huán)形天線結(jié)構(gòu)一起使用，這些結(jié)構(gòu)包括一種可以由礦工穿在身上的、結(jié)合在吊帶/皮帶組合件中的環(huán)形天線。所述移動式無線電設(shè)備使用一種水平環(huán)形天線，它夾在兩層板中間，安裝在礦車外側(cè)。
本發(fā)明的一個優(yōu)點是各增音機能夠利用中頻無線電信號與基站進行通信。
本發(fā)明的另一優(yōu)點是各種中頻信號能夠從位于遠處的無線電設(shè)備經(jīng)過長距離傳送到通向地面基站的導(dǎo)電體。
本發(fā)明的另一優(yōu)點是利用豎直的和水平的環(huán)形天線將中頻無線電信號感應(yīng)耦合到導(dǎo)電體上。
本發(fā)明的另一優(yōu)點是所述豎直環(huán)形天線還將中頻信號感應(yīng)耦合到各種自然波導(dǎo)上。
本發(fā)明的另一優(yōu)點是利用改進了的電流限制器電路防止在該礦井通信系統(tǒng)內(nèi)的無線電設(shè)備中產(chǎn)生引燃條件。
本發(fā)明的另一優(yōu)點是各無線電發(fā)射機對于產(chǎn)生環(huán)形磁矩是經(jīng)過最佳數(shù)值選定的。
本發(fā)明的另一優(yōu)點是它包括能夠用于礦井應(yīng)急場合的便攜式無線電設(shè)備。
本發(fā)明的另一優(yōu)點是它包括個人攜帶式無線電設(shè)備，該設(shè)備能夠與多種豎直環(huán)形調(diào)諧天線一起應(yīng)用。
本發(fā)明的另一優(yōu)點是它包括可用于呼叫或向礦工發(fā)出警報的播叫系統(tǒng)。
本發(fā)明的另一優(yōu)點是它包括改進了的豎直環(huán)形調(diào)諧天線，該種天線可以由礦工穿在身上，而且它保持一個不變的環(huán)形面積。
本發(fā)明的另一優(yōu)點是它包括水平環(huán)形調(diào)諧天線，該天線能夠安裝在機動車輛的外側(cè)。
在閱讀用各附解說明的最佳實施例的如下詳細描述之后，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員無疑將明白本發(fā)明的這些和另外的目的和優(yōu)點。


圖1是本發(fā)明的中頻礦井通信系統(tǒng)的理想化視圖;
圖2是圖1通信系統(tǒng)的便攜式無線電設(shè)備和豎直環(huán)形天線的方框圖;
圖3a是圖1通信系統(tǒng)的吊帶環(huán)形天線和個人攜帶式無線電設(shè)備的簡圖;
圖3b表示圖3a的吊帶環(huán)行天線的另一種可供選擇的實施例;
圖4示出圖1通信系統(tǒng)的播叫器;
圖5是圖1通信系統(tǒng)的移動式車輛無線電設(shè)備和移動式水平環(huán)形天線的簡圖;
圖6a是本發(fā)明的一對增音機的方框圖;
圖6b是本發(fā)明的播叫器增音機的方框圖;
圖7a是按傳統(tǒng)方法設(shè)計的內(nèi)在安全蓄電池保護電路的電路圖;以及圖7b是本發(fā)明的電流限制電路的電路圖。
現(xiàn)參照圖1，圖上顯示了用總的標號20指示的一個中頻礦井通信系統(tǒng)。通信系統(tǒng)20包括便攜式無線電設(shè)備22、可移動的車輛式無線電設(shè)備24、個人攜帶式無線電設(shè)備26、播叫器27、多個增音機28、多個播叫器增音機29、地面基站30和播叫器基站31。當然，無線電設(shè)備22、24或26，以及地面基站30、播叫器27中的任一個在數(shù)量上都可以多一些或少一些。
礦井34內(nèi)存在許多傳輸線導(dǎo)電體32。(導(dǎo)體32可以是電話電纜、交流電力電纜、監(jiān)控電纜、鐵軌、各種鋼管道等等)在入口處35，各傳輸線導(dǎo)電體32之間的磁耦合能使導(dǎo)體中的無線電流在就近的導(dǎo)體中感生信號電流。便攜式無線電設(shè)備22安置在礦井34的工作面36上，在傳輸線導(dǎo)電體32的正下面。接到無線電設(shè)備22上的便攜式無線電豎直環(huán)形天線38通過連接器40固定在緊靠導(dǎo)電體32之處?？梢苿拥能囕v式無線電設(shè)備24安裝在礦井車輛42里面，而且通過電纜46連接到安裝在車輛42外側(cè)的、用車輛運載的水平環(huán)形調(diào)諧天線44上。個人攜帶式無線電設(shè)備26是一種小型的、蓄電池供電的、預(yù)定裝在礦工皮帶上的無線電收發(fā)兩用機。由礦工穿在身上的個人攜帶式豎直環(huán)形調(diào)諧天線47連接到無線電設(shè)備26上。播叫器27也能由礦工攜帶，并且也將被連接到個人攜帶式豎直環(huán)形調(diào)諧天線47上。多個增音機28是一些預(yù)定接受兩種頻率F2和F3，而且發(fā)送兩種頻率F1和F3的無線電收發(fā)兩用機裝置。增音機28設(shè)置在實際的緊靠著導(dǎo)電體32之處。地面基站30包括中頻無線電收發(fā)兩用機，該機能夠發(fā)送頻率F2和F3，并且接受頻率F1和F3?；?0設(shè)置在礦井地面入口處或任何其它中心調(diào)度或監(jiān)控地點。地面基站30和播叫器基站31分別通過安置在實際緊靠著導(dǎo)體32的地面基站豎直環(huán)形天線49和播叫器豎直環(huán)形天線50，耦合到多個傳輸線導(dǎo)電體32上。該播叫器基站31包括播叫器發(fā)射機51、播叫器編碼器52和播叫器計算機53。
現(xiàn)參照圖2，圖上進一步詳細地示出了便攜式無線電設(shè)備22。連接器40是一種環(huán)繞在導(dǎo)體32和便攜式無線電設(shè)備環(huán)形調(diào)諧天線38上的尼龍卷帶，它使天線38緊靠著導(dǎo)體32固定住。天線38是一種豎直環(huán)形調(diào)諧天線，具有約30英寸的直徑“d”，并且通過電線54連接到便攜式無線電設(shè)備22上。無線電設(shè)備22包括中頻(300-800KHz)無線電收發(fā)兩用機55，它能夠以接受器56接受頻率F1，而且可由發(fā)射機57發(fā)送兩種頻率F1和F2;備用的蓄電池包58，該蓄電池被一種內(nèi)在安全電流限制器59所保護;充電和電源調(diào)節(jié)電路60;揚聲器62;靜噪控制按鈕64;消除噪聲的傳聲器66;暫停電路68以及外部揚聲器69。帶有內(nèi)在安全輸出端的遠程供電裝置70，通過電纜71連接到無線電設(shè)備22上。在正常情況下，便攜式無線電設(shè)備22安裝在墻上，并且在全礦通信系統(tǒng)中作為一種固定的無線電設(shè)備。在各種應(yīng)急場合，便攜式無線電設(shè)備22能夠與供電裝置70和導(dǎo)體32斷開，并且從它安裝的墻上取下作便攜式的應(yīng)用。
圖3a進一步詳細地顯示出個人攜帶式無線電設(shè)備26和個人攜帶式豎直環(huán)形調(diào)諧天線47。無線電設(shè)備26是一種小型的、約1.875英寸厚×4.125英寸寬×8英寸高的中頻無線電收發(fā)兩用機，它能夠由發(fā)射機80發(fā)送兩種頻率F1和F2，而且能以接受機82接受一種頻率F1。無線電設(shè)備26包含靜噪控制按鈕84，并由配備有內(nèi)在安全電流限制器電路88的蓄電池包86供電。個人攜帶式環(huán)形調(diào)諧天線47是一種能夠由礦工穿在身上的豎直環(huán)形調(diào)諧天線。在本最佳實施例中，天線47是一根環(huán)形導(dǎo)線，它作為用總的標號92來表示的吊帶環(huán)形天線的一部分。吊帶環(huán)形天線92是一種整體的帶狀裝置，包括一對可彎曲的肩帶100，該肩帶可象吊帶一樣套在礦工的雙肩上。一對橫帶104在吊帶環(huán)形天線92的背部與肩帶100正交(也就是，該對橫帶104將處于礦工的背部)。兩條橫帶104之間的間隔是“W”。在肩帶100下部端頭的若干槽孔106提供一種用于把吊帶天線92緊系到圍住礦工腰部的皮帶107上的方法。也可以把皮帶107永久性地連接到吊帶環(huán)形天線92上。此外，槽孔106也可以是用于把吊帶天線92固定到皮帶107的其他方法，例如若干扣環(huán)、暗扣或鈕扣。天線47附著在由橫帶104和肩帶100構(gòu)成的矩形的外側(cè)表面上。環(huán)形天線調(diào)諧盒108牢靠地固定在兩肩帶100之一上。置于調(diào)諧盒108內(nèi)部的串聯(lián)調(diào)諧電路使天線47轉(zhuǎn)換于接受與發(fā)送模式之間。連接電線109把無線電設(shè)備26連接到調(diào)諧盒108上。天線插頭110使連接電線109能夠插入調(diào)諧盒108。天線插頭110還使無線電設(shè)備26能夠連接到其它結(jié)構(gòu)形式的天線上。連接在無線電設(shè)備26上的一對夾片112為把無線電設(shè)備26接到礦工的普通腰帶上提供一種手段。
圖3b示出吊帶環(huán)形天線92的一種可供選擇的實施例，用總的標號114表示該天線。在吊帶環(huán)形天線114中，與吊帶環(huán)形天線92中類似的各元件用原先的標號加上一(′)來表示。在吊帶環(huán)形天線114中，一對橫帶104′在吊帶環(huán)形天線114的正面與肩帶100′正交。環(huán)形導(dǎo)線天線47′附著在由橫帶104′和肩帶100′構(gòu)成的矩形的外側(cè)表面上。環(huán)形天線調(diào)諧盒108′牢靠地固定在肩帶100′之一的前表面上。個人攜帶式無線電設(shè)備26通過和圖3a中所述的同樣的連接電線109以及該天線插頭110連接到環(huán)形天線調(diào)諧盒108′上。相似地，多個槽孔106′為把吊帶環(huán)行天線114固定在如圖3a所示的礦工皮帶上提供一種方法。所描述的吊帶環(huán)形天線114的實施例是有用的，例如，在礦井搶救行動中，搶救隊員在背上攜帶氧氣罐。在那種情景中，倘若天線也置于礦工背上，則氧氣罐將使環(huán)形天線失諧。
圖4示出附著在 a的吊帶環(huán)形天線92上的播叫器27。播叫器27附在兩肩帶100之一的前方表面上，并包括能夠接受頻率F4的接受器116、譯碼器118和信號燈120。播叫器由用內(nèi)在安全電路124保護的蓄電池包122供電。播叫器27通過連接電線125和天線插頭126連接到環(huán)形天線調(diào)諧盒108上。天線插頭126允許播叫器27連接到其它結(jié)構(gòu)形式的天線上。
圖5進一步詳細地示出移動式車載無線電設(shè)備24。無線電設(shè)備24是一種能夠以接受器130接受一種頻率F1，并由發(fā)射機132發(fā)送兩種頻率F1和F2的中頻無線電收發(fā)兩用機。靜噪控制按鈕134設(shè)置在無線電設(shè)備24的面板上。無線電設(shè)備24安裝在車輛42的駕駛室里面，并通過一種內(nèi)在安全限制器電路136得到保護。電纜46把天線連接器137連到車載環(huán)形調(diào)諧天線44上。天線44是由做成矩形的金屬線構(gòu)成的長塊，相對于車輛42的車臺而水平放置。天線44環(huán)繞若干從車輛42的車臺31向上伸的園鋼138。一對層壓板140置于天線44的上面和下面。
圖6a進一步詳細地示出若干增音器28。每個增音機28包括一臺入口中頻無線電收發(fā)兩用機150和一臺本機中頻無線電收發(fā)兩用機152。入口無線電收發(fā)兩用機150能夠以接受器154接受頻率F2的信號，同時，以頻率F3放大和復(fù)制F2信號，并由發(fā)射機158發(fā)送該F3信號。本機無線電收發(fā)兩用機152能夠以接受器166接受頻率F3的信號，同時，以頻率F1放大和復(fù)制F3信號，并由發(fā)射機170發(fā)送該F1信號。接受器154通過增音機豎直環(huán)形調(diào)諧天線174和把天線174連到接受器154上的天線電纜176與導(dǎo)體32緊耦合。發(fā)射機158也通過增音機豎直環(huán)形調(diào)諧天線180和把天線180連到發(fā)射機158上的天線電纜181與導(dǎo)體32緊耦合。相似地，接受器166和發(fā)射機170分別通過一對增音機環(huán)形調(diào)諧天線182和183，以及一對天線電纜184和186與導(dǎo)體32緊耦合。入口無線電收發(fā)兩用機150和本機無線電收發(fā)兩用機152分別通過一對內(nèi)在安全(IS)限制器電路192和196得到保護。一對密封式鉛酸蓄電池198和200分別連接到IS電路192和196。
圖6b示出若干播叫器增音機29之一。每個增音機29包括一臺無線電收發(fā)兩用機201(該機包含能接受頻率F5的接受器202)和一個能發(fā)送頻率F4的發(fā)射機204。接受器202通過播叫器增音機豎直環(huán)形調(diào)諧天線206和把天線206連到接受器202上的天線電纜208與傳輸線導(dǎo)體32緊耦合。發(fā)射機204也通過播叫器增音機豎直環(huán)形調(diào)諧天線210和把天線210連到發(fā)射機204上的天線電纜212與傳輸線導(dǎo)體32緊耦合。無線電收發(fā)兩用機201由一組密封式鉛酸蓄電池214供電，該蓄電池通過一種內(nèi)在安全限制器電路216得到保護。
在本發(fā)明的最佳實施例中，頻率F1、F2和F3分別被選定為400KHz、520KHz和300KHz。作這個選擇的根據(jù)是對以下事實的實驗觀測，即，在地下礦井傳送線路導(dǎo)電體中傳播信號的最佳頻率是300KHz。這是因為，在傳輸線導(dǎo)電體上電磁信號傳播衰減率是隨著傳播頻率的減小而減小的。在300KHz該衰減率僅為2dB/1000ft，而500KHz，該衰減率就為4-5dB/1000ft。此外，在頻率低于300KHz時，當頻率每次減半時，由礦井產(chǎn)生的電噪聲就增加6dB。因此，300KHz是一種最佳傳播頻率?？墒牵c在傳輸線導(dǎo)電體的傳播效率相反，遠程環(huán)形天線對傳輸線的耦合卻隨頻率的增加而改善。因此，520KHz信號在遠程天線和導(dǎo)體之間的耦合比300KHz信號的耦合更為有效。
在圖1至圖5顯示的礦井通信系統(tǒng)的功能現(xiàn)在能被闡明了。便攜式無線電設(shè)備22，移動式無線電設(shè)備24和個人攜帶式無線電設(shè)備26都利用它們各自的環(huán)形調(diào)諧天線38、44和47，以便在靠近的導(dǎo)體32中用磁力感應(yīng)出信號電流。由于天線38、44和47往往距離導(dǎo)體32有4-15英尺(遠程)，所以，它們僅在導(dǎo)體32中感應(yīng)出很微弱的信號電流。為了擴大該系統(tǒng)20的工作范圍，利用增音機28來接受微弱無線電信號、放大這些信號而且再次在各導(dǎo)體32中感應(yīng)出較強的電流。例如，當希望從移動式車載無線電設(shè)備上通信時，就以頻率F2發(fā)送信號。這一頻率允許在車載環(huán)形天線44和導(dǎo)電體32之間有效地耦合(甚至當它們實際上并非彼此緊靠著時)。當在導(dǎo)體32中傳播的F2信號遇到增音機28之一時，環(huán)形天線174截取F2信號，并轉(zhuǎn)送到接受器154。該F2信號被放大、復(fù)制(也就是改變?yōu)轭l率F3)，并且通過發(fā)射機158以頻率F3發(fā)送。因為天線180與導(dǎo)體32是緊耦合的，所以，該F3信號被有效地反向耦合到導(dǎo)體32上，并傳送到系統(tǒng)20中的每一個播音機28和基站30。在每個增音機28上，接受器166通過環(huán)形天線182接受F3信號。于是，F(xiàn)3信號被放大、復(fù)制并以頻率F1從發(fā)射機170通過環(huán)形天線113被發(fā)送返回到導(dǎo)體32上。由于每臺移動式車載無線電設(shè)備24、個人攜帶式無線電設(shè)備26和便攜式無線電設(shè)備22總是調(diào)諧到頻率F1，因此它們就接受該信號。
無線電設(shè)備22、24和26也能直接進行相互間通信，在短距離內(nèi)，可不用各個增音機28，以頻率F1直接發(fā)送信號。
基站30能夠通過以頻率F2發(fā)送信息給各增音機28而與無線電設(shè)備22、24和26進行通信。然后，該信息通過各增音機28而被復(fù)制，以頻率F1發(fā)送到無線電設(shè)備22、24和26。該基站30也能夠經(jīng)由各增音機28，通過以F3頻率發(fā)送信號并接收F1頻率的信號而進行通信。
播叫器27功能在于向帶著該播叫器的人發(fā)出警報使之與地面通訊，包含在播叫器基站31內(nèi)的播叫器計算機53，能夠按程序工作，周期性地發(fā)出呼叫，直至帶著該播叫器的人應(yīng)答。計算機53將通過產(chǎn)生數(shù)字碼來發(fā)出該呼叫，從播叫器編碼器52發(fā)出的該數(shù)字碼，將以頻移鍵控(FSK)格式進行調(diào)制。然后，以頻率F5，由播叫器發(fā)射機51發(fā)送該數(shù)字化編碼呼叫。該呼叫從播叫器環(huán)形天線50被發(fā)送到傳輸線導(dǎo)電體32上并到達播叫器增音機29。當該F5信號在導(dǎo)體32中傳播并遇到各增音機29之一時，該F5信號被環(huán)形天線206截取并轉(zhuǎn)送到接受器202。該F5信號被放大、復(fù)制并由發(fā)射機204以F4頻率再發(fā)送。因為天線210與導(dǎo)體32是緊耦合的，所以，該F4信號被耦合返回到導(dǎo)體32上。當帶著播叫器27和吊帶環(huán)天線92的人走近導(dǎo)體32時，該F4信號被接受器116接受，被譯碼器118譯碼并用以啟動信號燈120。這向帶播叫器的人發(fā)出警報使之與地面通訊。一旦該帶播叫器的人已與地面聯(lián)系上，該播叫器計算機53被命令停止送出呼叫。在該最佳實施例中，頻率F4和F5被分別選定為450KHz和250KHz。
有三個理由說明應(yīng)用環(huán)形調(diào)諧天線(在本發(fā)明中例如天線38、44、47、174、180、182、183、49和50)對系統(tǒng)20的功能是重要的。第一，各種環(huán)形天線在發(fā)送和接受兩種模式中都是十分有效的電磁耦合器。在發(fā)送模式中，環(huán)形天線在就近的導(dǎo)體中產(chǎn)生高電流，而且各種環(huán)形天線在發(fā)送時并不改變感應(yīng)系數(shù)(飽和)。此外，各種環(huán)形天線具有這樣一種能力或者與導(dǎo)體電磁緊耦合(也就是能夠在實際上緊靠導(dǎo)體耦合)，或者在遠處與導(dǎo)體電磁耦合(也就是即使在環(huán)形天線離開導(dǎo)體1-20英尺時也能與導(dǎo)體實現(xiàn)耦合)。第二，環(huán)形天線具有不但能與傳輸線導(dǎo)電體而且能與自然波導(dǎo)耦合的能力。當上面由一層導(dǎo)電性較差的材料(例如煤、二碳酸氫三鈉或甲鹼)包圍而下面由導(dǎo)電性較好的巖石包圍時，就形成自然波導(dǎo)。眾所周知，電磁波的電場分量是豎直極化的、而磁場分量是水平極化的。于是，在該礦井34中，掛在導(dǎo)體32下面一個豎直平面中的環(huán)形天線38，能夠有效地與電導(dǎo)體32進行電磁耦合，而且還位于接受在工作面36中以自然波導(dǎo)模式傳播的電磁波的磁的分量的正確位置上。
自然波導(dǎo)耦合模式的重要性是它能夠透過大于1000英尺固體煤和300英尺的巖石，在沒有各種導(dǎo)電體存在的場合建立起通信線路。因為環(huán)形天線具有不但能耦合各種導(dǎo)電體而且能耦合自然波導(dǎo)模式的能力，所以，便攜式無線電設(shè)備在礦井34中將具有以下有效距離緊耦合有效距離(導(dǎo)體模式)導(dǎo)體型類范圍(英尺)無鎧裝電線對33，000鎧裝電線對20，000遠程耦合有效距離模式距離(英尺)導(dǎo)體8，000礦層1，000(半徑)
最后，環(huán)形天線的第三個功能性的優(yōu)點是它們都易于安裝，而且比別種耦合裝置例如鐵氧體或空心螺環(huán)形耦合器要便宜得多。在現(xiàn)場試驗中已經(jīng)確定，圖1中環(huán)形天線38可以簡單地利用一段尼龍繩做成的連接器40懸掛在導(dǎo)體32上。
圖2至圖6中各發(fā)射機57、80、132、158、170和204的設(shè)計對本發(fā)明的功能也是重要的。發(fā)射機57、80、132、158、170和204預(yù)定能產(chǎn)生最佳環(huán)形發(fā)送天線磁矩。該磁矩(M)由以下方程式求出M＝NIA式中N＝在環(huán)形天線中的匝數(shù);
A＝以平方米為單位的環(huán)形天線面積;和I＝環(huán)中的峰值電流。
發(fā)射機的最佳化是通過對以下事實的認識而實現(xiàn)的，即，對于環(huán)形發(fā)射天線來說，M＝(Po/BW)1/2此處Po＝環(huán)中的功率消耗，以及BW＝該調(diào)頻載波信號的帶寬。這樣，在一個串聯(lián)調(diào)諧電路中，Q＝ωL/RL＝Po/BW式中Q＝品質(zhì)因子(加載Q)ω＝弧度頻率L＝電感(亨利)RL＝串聯(lián)電阻為了使磁矩達到最大，環(huán)的帶寬(BW)要做得盡可能小，卻仍有足夠?qū)挾纫匀菁{調(diào)頻載波信號所占有的帶寬。因而，在本發(fā)明中，把比率Po/BW看作最佳化的電參數(shù)而并非只看作加到負載電阻的最大功率。
圖2、圖3和圖5中所示的接收器56、82和130預(yù)定包括用于測量接收到的信號對于噪聲的比率(S/N)的一種裝置。無線電設(shè)備22、26和24上的靜噪控制按鈕64、84和134已經(jīng)定標，以致該靜噪控制按鈕的每次動作都顯示出10dB的信噪比變化。這個特性回避了無線電維護人員攜帶場強計確定高聲音質(zhì)量通信范圍(衰落邊限)的必要。
圖2中顯示的便攜式無線電設(shè)備22在礦井通信系統(tǒng)20中起兩種重要作用。第一，在正常情況下，無線電設(shè)備22在系統(tǒng)20中起一個固定的無線電收發(fā)兩用機的作用。在礦井34中，若干無線電設(shè)備22安置在各個不同的場所，例如工作面36和各安全室中，各帶式裝載點和中心控制或通信點。外部揚聲器69提供高音量聲頻輸出功率，因此，在該裝置附近能夠聽到各種信息。
第二，在緊急狀況下，例如著火、爆炸或塌方時，便攜式無線電設(shè)備22能夠從其安裝的墻上取下，并由礦工攜帶，使他能夠接受各種撤離指示和信息。
現(xiàn)參照圖7a，圖上顯示出一種按傳統(tǒng)方法設(shè)計的內(nèi)在安全(IS)蓄電池保護電路220。電路220包括線繞電阻器222和與蓄電池226串聯(lián)連接的保險絲224。一對接觸點228和229提供了用于從電路220抽取電流的裝置。
圖7b示出本發(fā)明的IS電流限制器電路230。圖7b的兩個用破折號標出的方框內(nèi)的各電路元件組成電流跳閘電路232和備用電流跳閘電路234。電路232包括場效應(yīng)晶體管(FET)236，它串接于接點238和接點240之間。接點238的一個支路包含電阻242、晶體三極管244和FET246，它們串接于接點238和地線248之間，地線248連接到FET246的源引出線上。晶體三極管244的發(fā)射極接地。接點250位于晶體三極管244和FET246之間。電阻252連接在接點250和FET236的柵引出線之間。接點254位于晶體三極管244和接點250之間。電阻256連接在接點254和陽極引出線258之間，引出線258連接到12伏蓄電池260的陽極上。電阻262連接在接點240和FET246的柵引出線之間。
接點264位于電阻262和FET246之間。電阻266連接在接點264和地線268之間。
備用跳閘電路234具有與電路232相同的電結(jié)構(gòu)，并包括一對FET270和272和一只晶體三極管274。晶體三極管274的發(fā)射極接地。FET270串接在接點240和接點278之間。導(dǎo)線279連接在處于電阻242和接點238之間的接點280和接點281之間。接點281的一個支路包含電阻282、晶體三極管274和FET272，它們串接于接點281和地線283之間，地線283連接到FET272的源引出線上。接點284位于晶體三極管274和FET272之間。電阻286連接在接點284和FET270的柵引出線之間。接點288位于晶體三極管274和接點284之間。電阻290連接在接點288和陽極引出線258之間。電阻292連接在接點278和FET272的柵引出線之間。接點294位于電阻292和FET272之間。電阻296連接在接點294和地線298之間。
圖7b中，備用跳閘電路234右邊的區(qū)域包含限流的FET300，它串接于接點278和線繞電感器302之間。反饋控制運算放大器304通過輸出導(dǎo)線306在接點305上連接到陽極引出線258上。電阻307串接于接點305和放大器304之間。放大器304包括電流限制電壓比較電路312和狀態(tài)溫度限制器314。輸出導(dǎo)線316構(gòu)成矩形環(huán)路318，該環(huán)路連接于比較電路312和接點281之間。環(huán)路318包括串接于接點281和比較電路312之間的電阻322。比較電路312的輸入導(dǎo)線330連接到接地電阻332上。放大器304的另一根輸入導(dǎo)線334接地。放大器304的輸入導(dǎo)線336(包括電阻338)連接到陽極引出線258。輸入導(dǎo)線330上的接點344位于接地電阻332和比較電路312之間。引線346(包括電阻348)從接點344一直連到陽極引出線258上。輸入導(dǎo)線349在接點350上將限制器314與導(dǎo)線346連在一起。包括電阻354的導(dǎo)線352連接限制器314與陽極引出線258。引線352上的接點356位于限制器314和電阻354之間。接地?zé)崦綦娮?58(位于限流的FET300附近)在接點356處連接到導(dǎo)線352。在熱敏電阻248和FET300之間用導(dǎo)熱的環(huán)氧樹脂制作熱連接件359。FET360的柵引出線在接點361處連接到導(dǎo)體306上。FET360的漏引出線通過導(dǎo)線363在接點362處連接到陽極引出線258上。導(dǎo)線363包括一只電阻264。地線365連接到FET360的源引出線上。輸出導(dǎo)線366連接在限制器314和位于導(dǎo)線363上的接點367之間。電阻368連接在FET300的柵引出線和位于導(dǎo)線366上的接點369之間。接地電容器372在位于接點344和接點350之間的接點374上連接到導(dǎo)線346。陽極接線端380位于陽極引出線258的最遠離蓄電池260的末端。陰極接線端382位于電感器302的自由端。接線端380和382為把電子設(shè)備連接到電路130提供一種手段。
圖7b中，電流跳閘電路232左邊的區(qū)域包括連接到蓄電池260的陰極上的陰極引出線384。若干蓄電池充電二極管386串聯(lián)連接在靠近蓄電池260陰極的接點388上，與陰極引出線384連接。陰極引出線384在接點390處引出支路。陰極引出線384的一個支路連接到讀出電阻392。沿著另一支路，精密線繞式電阻394連接在接點390和接點238之間。讀出連接器396位于電阻392的自由端上。陰極充電連接器398位于串聯(lián)的二極管386的自由端。陽極充電連接器400位于導(dǎo)線402的自由端上，該導(dǎo)線在靠近蓄電池260的陽極的接點404上與陽極引出線258連接。
本發(fā)明的IS電流限制器電路230的功能現(xiàn)在能夠予以說明。電流限制器電路230預(yù)定要取代圖7a所示的傳統(tǒng)IS蓄電池保護電路220。電路230將會與圖1的無線電裝置22、24和增音機28一起應(yīng)用。例如，圖2表示便攜式無線電裝置22配置有蓄電池包58和內(nèi)在安全限制器電路59。個人攜帶式無線電設(shè)備26配置有較小的IS限制器電路88，該電路具有與電路230相同的結(jié)構(gòu)。
當把無線電設(shè)備22、24和26，增音機28和29，以及播叫器27用于氣體環(huán)境中(例如在煤礦中發(fā)現(xiàn)的氣體環(huán)境中)時，為防止爆炸，就需要電路59、136、88、192、196、216和214。圖7b中所示的電流跳閘電路232優(yōu)于圖7a的保險絲224。圖7b中所示的反饋控制運算放大器304優(yōu)于圖7a中的電阻222。圖7b中的備用跳閘電路234作為電流跳閘電路132的備份。電流限制器電路230的運行把瞬時消耗電流限制在一個內(nèi)在的安全水平上。
FET236、270和300的初始狀態(tài)是約0.18歐姆的低溝道電阻狀態(tài)。流經(jīng)電阻394的電流根據(jù)歐姆定律產(chǎn)生電壓V(1)。電流限制電壓比較電路312有一個基準電壓V(2)，通過偏流電阻348和332確定的電壓V(2)通常大于電壓V(1)。只要該電壓V(1)保持小于電壓V(2)，F(xiàn)ET300的溝道電阻就保持在約0.18歐姆的低值。然而，當連接于兩接線端380和382之間的裝備或者電流限制電壓比較電路312的故障導(dǎo)致過高的電流消耗時，電壓V(1)就上升到超過電壓V(2)的值。這驅(qū)使輸出導(dǎo)線306到達低電平狀態(tài)，引起FET300的溝道電阻增大，并從而限制流經(jīng)FET300的電流。那時，晶體三極管244接通，導(dǎo)致FET236溝道電阻增大。同時，為了把FET236閉鎖在其高電阻狀態(tài)，F(xiàn)ET246溝道電阻趨向于低歐姆電阻狀態(tài)，從而永久性地斷開該消耗電流的通路。通過斷開接線端380和382能夠消除電路230中的閉鎖狀態(tài)。備用跳閘電路234作為電流跳閘電路232的備份。
為了更進一步地保障電路230類似保險絲的性質(zhì)，以阻止FET300過熱，在熱連接件359處，用導(dǎo)熱的環(huán)氧樹脂將熱敏電阻358與FET300連接在一起。每當熱敏電阻358的溫度由于V(2)的原因而超過有限設(shè)定值時，F(xiàn)ET300的柵就被激勵到低電平狀態(tài)，從而增大FET300的溝道電阻。狀態(tài)溫度限制器314的功能是阻止在FET300中形成能引起引燃條件的過熱。
當裝備跨接在接線端380和382時，瞬時消耗電流流向該裝備中的充電電容器。用線繞電感器302來減慢該電流的上升速度。該瞬時電流的能量被限制為小于0.2毫焦耳。
若干二極管386以及充電連接器388和400為蓄電池260的再充電提供一種手段。讀出電阻392和讀出連接器396為確定蓄電池的充電狀態(tài)提供一種方法。起初，這是一個高的充電電流變化率，繼之以一個平坦的充電變化率。
IS電流限制器電路230的結(jié)構(gòu)保證任一電路中的故障(例如短路)將不會在該電路中引起引燃條件。整個電路230都是被封裝了的，以防止煤塵積聚在各元件部件上。
雖然已按照目前最佳實施例對本發(fā)明作了描述，但本發(fā)明顯然并不局限于此。在看過上述說明之后，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，進行各種替代和變更是不難的。因此，希望把所附權(quán)利要求解釋為復(fù)蓋在本發(fā)明的實質(zhì)精神和范圍內(nèi)的所有替代和變更。
權(quán)利要求
1.一種用于在礦井里進行通信的方法，其特征在于包括a.一臺或多臺無線電設(shè)備磁性地耦合到傳輸線導(dǎo)電體上，每臺無線電設(shè)備能夠發(fā)送至少兩種頻率F1和F2，而且能夠接收至少一種頻率F1；b.一個或多個增音機磁性地耦合到傳輸線導(dǎo)電體上，每個增音機能夠接收頻率F2而且發(fā)送頻率F3；以及接收頻率F3，而且發(fā)送頻率F1；c.在頻率F2上，從各無線電設(shè)備之一發(fā)送信號；d.在一個或多個增音機上，從所述導(dǎo)電體接收以頻率F2發(fā)送的所述信號；e.從一個或多個增音機，以頻率F3再發(fā)送所述信號；f.在一個或多個增音機上，接收以頻率F3發(fā)送的所述信號；g.從一個或多個增音機，以頻率F1再發(fā)送以頻率F3接收到的所述信號；以及h.在一臺或多臺無線電設(shè)備上，接收以頻率F1，發(fā)送的所述信號。
2.如權(quán)利要求1中所述的在礦井里進行通信的方法，其特征在于進一步包括一臺或多臺無線電設(shè)備磁性地耦合到煤層或巖石層，以激發(fā)經(jīng)由所述礦層傳播信號的自然波導(dǎo)模式。
3.如權(quán)利要求1中所述的在礦井里進行通信的方法，其特征在于頻率F2是大約520KHz以及頻率F3是大約300KHz。
4.如權(quán)利要求1中所述的在礦井里進行通信的方法，其特征還在于還在地面基站上接收以頻率F3發(fā)送的信號。
5.如權(quán)利要求1中所述的在礦井里進行通信的方法，其特征還在于以頻率F2發(fā)送的信號是從地面基站發(fā)送的。
6.一種用于礦井里進行通信的方法，其特征在于包括a.采用一種或多種環(huán)形調(diào)諧天線以便使一臺或多臺無線電設(shè)備磁性地耦合到傳輸線導(dǎo)電體上，每臺無線電設(shè)備能夠發(fā)送至少兩種頻率F1和F2，而且接收至少一種頻率F1b.采用一種或多種環(huán)形調(diào)諧天線以便使一個或多個增音機磁性地耦合到傳輸線導(dǎo)電體上，每個增音機能夠接收頻率F2，而且發(fā)送頻率F3，以及接收頻率F3，而且再發(fā)射頻率F1;c.從無線電設(shè)備之一，以頻率F2發(fā)送信號;d.在一個或多個增音機上，接收以頻率F2發(fā)送的所述信號;e.從一個或多個增音機，以頻率F3再發(fā)送所述信號;f.在一個或多個增音機上，接收以頻率F3發(fā)送的所述信號;g.從一個或多個增音機上，以頻率F1再發(fā)送在頻率F3上接收到的所述信號;以及h.在一臺或多臺無線電設(shè)備上，接收以頻率F1發(fā)送的所述信號。
7.如權(quán)利要求4中所述的在礦井里進行通信的方法，其特征在于進一步包括采用一種或多種環(huán)形調(diào)諧天線，以便使一臺或多臺無線電設(shè)備磁性地耦合到煤層或巖石層，以激發(fā)一種經(jīng)由所述礦層傳播信號的自然波導(dǎo)模式。
8.在中頻礦井通信系統(tǒng)中，用于使從環(huán)形天線發(fā)送的有用功率達到最大值的方法，其特征在于包括a.把具有環(huán)帶寬的環(huán)形調(diào)諧天線電連接到中頻發(fā)射機、該發(fā)射機能夠發(fā)送一種具有分立帶寬的調(diào)諧載波信號;以及b.把環(huán)形帶寬調(diào)到可能的最小數(shù)值，該最小帶寬將仍然有足夠?qū)挾纫匀菁{調(diào)頻載波信號的帶寬。
9.一種用于使無線電設(shè)備操作人員能夠確定所接受到的信號的信噪比的方法，其特征在于包括a.包括在無線電接收器上的靜噪控制裝置;b.設(shè)計該靜噪控制裝置，以便使它能夠調(diào)定在若干位置;以及c.對該靜噪控制裝置進行定標，以便使所述若干位置中的每一位置表明所接受的信噪比變化10dB。
10.一種用于向礦井中的個人發(fā)出警報，使其與地面基站通訊的方法，其特征在于包括a.利用豎直環(huán)形調(diào)諧天線，把播叫器發(fā)射機耦合到礦井地面上傳輸線導(dǎo)電體上，所述播叫器發(fā)射機能夠以頻率F5發(fā)送信號;b.使若干增音機耦合到傳輸線導(dǎo)電體上，每個增音機利用一對豎直環(huán)形調(diào)諧天線來實現(xiàn)這種耦合，而且每個增音機能夠接收頻率F5并發(fā)送頻率F4;c.利用豎直環(huán)形調(diào)諧天線使播叫器耦合到傳輸線導(dǎo)電體上，所述播叫器具有接收頻率F4的能力;d.從播叫器發(fā)射機，以頻率F5發(fā)送信號到若干增音機上;e.在一個或多個增音機上，接受以頻率F5發(fā)送的所述信號;f.放大所接收到的具有頻率F5的所述信號;g.以頻率F4再發(fā)送所接收到的具有頻率F5的信號;h.在該播叫器上，接受以頻率F4發(fā)送的所述信號;以及i.利用以頻率F4接收到的信號，以啟動用于通知礦井中人員與地面基站通訊的警報裝置。
11.如權(quán)利要求10中所述的，用于向礦井中人員發(fā)出警報，使其與地面基站通訊的方法，其特征在于進一步包括以下步驟a.在從播叫器發(fā)射機發(fā)送信號之前，對以頻率F5發(fā)送的信號進行數(shù)字編碼，以及b.在啟動警報裝置之前把通過播叫器接收到的信號解碼。
12.一種個人攜帶式豎直環(huán)形調(diào)諧天線，其特征在于包括一種整體式裝置，它包括一對柔性的套在工作人員雙肩上的肩帶，用于把兩條肩帶連接到工作人員腰帶上的裝置和一對在該裝置背面的，與肩帶正交的橫帶，每條橫帶連接到每條肩帶上，而且兩條橫帶之間留一間隔“W”，以致兩橫帶構(gòu)成一矩形面積;一種連續(xù)的導(dǎo)線環(huán)，它附著在由兩橫帶構(gòu)成的矩形面積外側(cè)面上;以及一個環(huán)形天線調(diào)諧盒，它與該導(dǎo)線環(huán)電連接，而且附著在兩條肩帶之一上。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的個人攜帶式豎直環(huán)形調(diào)諧天線，其特征在于該對橫帶在該裝置的正面與兩肩帶正交連接。
14.根據(jù)權(quán)利要求12的個人攜帶式豎直環(huán)形調(diào)諧天線，其特征還在于該環(huán)形天線調(diào)諧盒包含一個串聯(lián)調(diào)諧電路，用于在接受模式和發(fā)送模式之間轉(zhuǎn)接該連續(xù)導(dǎo)線環(huán)。
15.根據(jù)權(quán)利要求12的個人攜帶式豎直環(huán)形調(diào)諧天線，其特征在于進一步包括a.一個與該環(huán)形天線調(diào)諧盒電連接的播叫器，所述播叫器包括一個接受器和一個用于向人員發(fā)出警報，表示該接受器已接受信號的裝置。b.把環(huán)帶寬調(diào)節(jié)到可能的最小值，該最小值仍然有足夠?qū)挾纫匀菁{調(diào)頻載波信號的帶寬。
16.用于從一蓄電池向電子裝備提供電流的一種內(nèi)在安全電流限制器電路，其特征在于包括a.一個第一電流跳閘電路裝置，它連接在所述蓄電池的接線端和所述電子裝備之間，該電流跳閘電路裝置至少包括兩個場效應(yīng)晶體管和一個別的半導(dǎo)體器件;b.一個限流裝置，它串接在電流跳閘電路裝置和所述電子裝備之間;以及c.一個與該限流裝置電連接的基準電壓裝置，從而，當基準電壓裝置檢測到所述電子裝備中的電故障時，該限流裝置就減少流向電子裝備的電流，而且該第一電流跳閘電路裝置自動啟動，以阻止流過所述電子裝備的電流。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的電路，其特征在于，該限制裝置是一只場效應(yīng)晶體管。
18.根萑ɡ 6的電路，其特征還在于，該基準電壓裝置是一只反饋控制運算放大器。
19.根據(jù)權(quán)利要求16的電路，其特征在于進一步包括一個第二電流跳閘電路裝置，它串接在第一電流跳閘電路裝置和限流裝置之間。
20.根據(jù)權(quán)利要求16的電路，其特征在于進一步包括連接到限流裝置和基準電壓裝置的熱敏電阻。
全文摘要
一種地下礦井通信系統(tǒng)包括若干增音機和中頻無線電設(shè)備，其中包括移動式的、便攜式的和個人攜帶式的無線電設(shè)備，這些設(shè)備通過環(huán)形調(diào)諧天線耦合到在地下現(xiàn)存的導(dǎo)電體和天然波導(dǎo)上。各無線電設(shè)備發(fā)送的信息由導(dǎo)體或煤層波攜帶到增音機。增音機在兩種不同頻率上放大、復(fù)制而且再發(fā)送該信息，用于把該信息發(fā)送到地面基站和該系統(tǒng)中的其它無線電設(shè)備。該系統(tǒng)中的無線電設(shè)備和增音機都配置有內(nèi)在安全電流限制器電路，以預(yù)防發(fā)生各種引燃條件。
文檔編號H04B5/00GK1034835SQ88103279
公開日1989年8月16日 申請日期1988年5月28日 優(yōu)先權(quán)日1987年5月29日
發(fā)明者拉利·G·斯托拉塞克, 庫爾特·A·斯莫克爾, 杰拉德·J·博斯, 威廉·E·蒙特, 小馬文·L·哈森內(nèi)克, 詹姆斯·L·薩彭蒂, 思夫·A·史密夫, 愛德華·D·穆爾 申請人:斯托拉爾公司