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泰国洞穴救援中使用的长波电台 [复制链接]

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离线BG5TOX
 
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只看楼主 正序阅读 0楼 发表于: 2018-07-14
       据BBC消息,北京时间7月10日19点51分,泰国清莱府美赛县,被困山洞的少年足球队13人全员被救出。这次救援长达18天,整个过程牵动了全球的关注。
       被困的孩子来自清莱府美赛县的一支名叫“野猪”的少年足球队,12名队员年龄在11~16岁之间,另一位是他们的教练,年龄为25岁。6月23日,球队全员进入当地名叫“睡美人洞”的大型洞穴后,突降暴雨,全体失踪。此前他们也曾来过同一个地点。随后,来自泰国军方、美国、英国、中国等地的洞穴救援专家都加入到了搜救当中。
       搜救过程意外艰难。孩子们被困的洞穴是泰国第四长洞穴,长达10公里,洞内地形复杂
----------------------以上为背景------------------------
       据相关报导,最先发现英国资深洞穴潜水员John Volanthen和Rob Harper装备了一种叫HeyPhone的长波电台用于洞穴通讯。

       HeyPhone是由英国火腿G3TDZ John Hey在2001年开发的DIY套件 ,距今已有17年历史。(可惜G3TDZ已经SK了)

德比郡洞穴救援组织为泰国救援队提供了四个Heyphones--一个专业的洞穴无线电系统 | 图片来源:Pete Dell




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以下为HeyPhone的一些基础信息
工作频率:87kHz(单信道)
工作模式:半双工
调制模式:USB(上边带)
电源:12V外置铅酸蓄电池
天线:环形天线(loop antenna) / 地电流天线(earth antenna)
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背景理论(翻译自HeyPhone技术手册)

       许多人想知道如何通过岩石进行通讯,因为大多数经验和传统逻辑里岩石会阻挡无线电信号,就像岩石会阻挡光线那样。想一想无线电信号撞击地面,然而:它不是立即停止,而是在穿透岩石时快速地衰弱。它只能穿透一个波长左右的距离,但如果波长足够长,那么这将是一个有用的距离。       HeyPhone的频率为87 kHz,也就是说在空气中的波长约为3.5公里。电波在岩石中的传播速度更慢,所以其在地下的波长大约为100米。
嗯,之前提到了“一个波长左右”——因此我们能够实现几百米的穿透距离。       HeyPhone使用SSB调制。 SSB的一个重要特性是仅仅发射有用的调制信息,不发射载波。只有当有人在对着麦克风说话时才有能量被发射出去;在说话的空隙,即使按住PTT,也不发射能量。这一点这是CRO在地面上使用的山地救援无线电中使用的与调频模式(FM)不同。对于FM,只要你按住PTT,总有能量一直在被发射出去。
       SSB的优点是它提高了效率,使有限的电池电量可以用得更久;而缺点是接收端难以判断发送端当前有没有在发射信号。这有两个与CRO相关的影响:一个是现在的HeyPhones无法提供静噪(也称为静音)控制,在没有信号时也会发出恼人的嘶嘶声;另一个是它会增加设计难度。未来也可以加入亚音频来解决这个问题。       一旦语音信号被调制,它就不再仅仅占用单一频点,而是在频段上占据一定的宽度,这称为带宽。SSB的带宽取决于你发出的声音中最高的音调(频率)。HeyPhone带宽大约为2.6 kHz。该设备使用上边带,这意味着带宽从标称频点向上扩展,因此HeyPhone实际使用87 kHz至89.6 kHz的这段带宽
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天线(节选翻译自HeyPhone技术手册)

3天线
       大多数情况下,该收发器主要与地电流天线(Earth Antenna)配套使用,其结构细节如下。然而,3.1.4背景
这是为那些可能想要理解为什么给出上述建议的人提供的。 来自收发器的天线电流沿着一根导线流出,在其外端流入地面,通过地线返回到另一根导线的外端,并沿着导线返回到收发器。 可以预期地球中的电流将采用两个地球连接之间的最短路径。 事实上,它
展开并在两个接地之间采用各种弯曲路径; 见下图。环形天线还是有用的:它们在较浅的洞穴中足够用并且架设得更快。这些描述对于那些可能想要建造它们的人来说是有帮助的。
3.1地电流天线(Earth Antenna)
       这些天线可能会经常损坏和丢失,并且经常需要维修或更换。而幸运的是,它们非常容易制作。这里有几种实用的制作方法,并且这些方法具有操作意义:否则影响易用性、天线有可能落在设备后头。因此,所选择的设计应该是每个CRO的政策问题。本节介绍(1)
建议的设计,(2)影响选择的考虑因素,(3)提示和纠结点(4)背景信息以告知如何选择。
3.1.1设计
       虽然有一些细节需要注意,但还是很简单。所需要的只是从收发器向相反的方向拉出两根导线,并将导线的远端连接到地面。有两种方便的接地方法:在洞穴外的地面上,将金属地锚钉入土壤;地下洞穴中,将两米长的铜网编织带丢到溪流中或踩到泥浆里。在实践中,已经发现每个收发器最容易具有两个电线和分开的接地套件以连接到每个端部。用于缠绕电线的木制线拐是很有用的。
       电线——每个电台都需要2根相同长度的电线作为天线。建议长度为每根10米,使用10股或更多股的绞合线,额定电流约为3至5安培。它应该有塑料绝缘皮(请参阅以下有关颜色的建议)。一端需要配备4m​​m香蕉插头以连接收发器,另一端可以是另一个4mm香蕉插头或一个鳄鱼夹、地锚。地锚不能用金属拷串棒、普通的细短帐篷钉,这会造成连接不良(见下面的背景知识)。长约15厘米的Bulldog型的帐篷钉比较合适,如下图所示。每个接地点至少用6根地锚接地,这些地锚用大约0.5米长的电线连接在一起。蜘蛛网型的接地点连接方式优于菊花链型(见下图)。因为一旦某一点意外损坏短线,只会少一个地锚连接,而菊花链型则可能使后续所有的地锚都不起作用。
【译注,这里描述的只是其中一个接地点,一个地电流天线的两端各有一个接地点;图中并不是整个天线的全貌。】


3.1.4 背景知识
       这是为那些可能想要理解为什么给出上述建议的人提供的。 来自收发器的天线电流沿着一根导线流出,在其外端接地点流入地面,通过另一端的接地点返回到另一根导线,并沿着导线返回到收发器。 可以想象地底下电流会流过两个接地点连接之间的最短路径。 而事实上,地电流会展开并在两个接地之间经过各种弯曲路径,见下图。
      


       地电流天线可以看做是非常大面积的单匝线圈。 单匝线圈围起来的有效区域不容易计算,因为不同架设条件、地质条件下,地电流会走不同的路径,如上所述。 两个接地点拉得越远,则有效面积越大。 当做地电流天线的两根电线越长信号越好,但这可能也会有限制。具体还不太清楚,目前认为每根电线长约10米是个合理的数字。
       接地点需要注意:在洞穴外的地面上,这些接地点是插到土壤中的地锚(通常是帐篷钉), 通过大地的所有电流都会汇聚在这些接地点上。这可能也会导致问题:这两点可能成为限制电流和通信范围的瓶颈。【译注:即这些接地点下方会存在通讯盲区】
       重点是地锚与土壤的接触面积:越大越好。基于这一点,诸如烤串金属棒等小直径的地钉效果很差:它们的表面积与(例如)铜水管的表面积相比太小了。大多数帐篷钉都像烤串棒而且很差。这就是推荐使用Bulldog型地锚的原因:它们具有较大的接触面积,与地面但横截面小,使他们容易插入土壤。
       土壤中的电阻远远大于金属中的电阻,因此即使铜地锚比钢地锚导电性更好,但并没有多大好处。每端只插一个地锚也可以方便地进行通信,但不适用于硬地面。增加接地点的接触面积有两种方法:用较长的地锚或几个较短的地锚。长地锚通常没用,因为土壤往往很浅。用导线将6个地锚连在一起作为一个接地点会比较合理。有个重点是地锚的间距要比地锚的长度长一点,否则们的电流会相互干扰。这说明地锚阵之间0.5米的连线是合理的,允许有一定的操作空间以避开碰到石头和坚硬的地面。


【这里略去关于环形天线的相关章节,基本上与大家所熟知的小环天线类似,只是更多匝数的线圈,更大的调谐电容,使其谐振在87kHz长波波段。】


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HeyPhone前面板外观


HeyPhone整体架构

HeyPhone的SSB调制器


HeyPhone的接收机架构

HeyPhone的SSB解调器


HeyPhone官网传送门--------->  http://bcra.org.uk/creg/heyphone/documentation.html



[ 此帖被BG5TOX在2018-07-14 03:38重新编辑 ]
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QQ:327586364
离线BG8GAM
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655
只看该作者 45楼 发表于: 2020-11-26
没逗阴前人家 炒作也费心了!
呼号;BG8GAM 
电子邮件;BG8GAM@163.com
离线yrxinxin
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55
只看该作者 44楼 发表于: 2020-11-25
哪里有卖的?
离线BD7DA
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8295
只看该作者 43楼 发表于: 2020-11-25
可以考虑组织套件大家约定一个频率 玩玩!
------------------------------------
湖南省 岳阳市 岳阳楼 景区 管委会
(岳阳市洞庭北路60号)414000
黄 建 新

BD7DA@126.com 13007300860
岳阳市区U段中继:439.925/430.925 88.5
岳阳市区V段中继:147.990/144.090 88.5
离线bg7bmv
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23
只看该作者 42楼 发表于: 2020-11-20
  感谢tox的分享,本人参加了泰国的洞穴救援但是那次并没有用得上这个87khz的电台,不过国内外有大量的洞穴训练和救援,特别是现在的地铁和地下建筑物特别多,如果每个车厢和隧道和地下建筑物都配套这个电台的话就好了,在地震等灾害面前就可以很好的进行地下和地面的交流
离线m6sig
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3332
只看该作者 41楼 发表于: 2020-11-11
最近看了业余无线电杂志上关于洞穴通信的文章,有人试过 40 米业余段通联半个大洲。也有人试过用洞穴本身作为波导管,玩微波通信。
CS: M6SIG   LOC: JO01
新浪微博:@熊猫阿B0
不再更新的旧数据: http://t.cn/RhrIAYe

手机用操作证考试题库电子书:http://www.hellocq.net/forum/read.php?tid=335634

7193 4316 2092 1316 6516 0115 9980 http://www.hellocq.net/forum/read.php?tid=346333

希望中国业余无线电有将自己的44/8资源用到实处的那一天!实现最现代化的业余无线电应急通信骨干!
离线bg9gxm
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2013
只看该作者 40楼 发表于: 2019-10-09
https://b23.tv/av70404653
相关的纪录片已经出来了∽
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离线BA7NQ
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10236
只看该作者 39楼 发表于: 2018-08-14
学习了!干货!
我的微博: http://t.sina.com.cn/ba7nq
我的BLOG: http://ba7nq.blog.163.com
我的位置: http://aprs.fi/?call=ba7nq-9
"Smile" when you talk. Sound happy and relaxed. People like to call happy people.
离线bg2tr
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1547
只看该作者 38楼 发表于: 2018-08-12
好文章!
辽宁省盘锦市兴隆台区
BG2TR  王岩
微信号:18576868
移动电话:13842758255
18576868@QQ.com
离线BA7CK
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76016
只看该作者 37楼 发表于: 2018-08-12
回  36楼(BD8AAA)的帖子
第36楼BD8AAA于2018-08-12 01:59发表的:
泰国的洞穴通信,初期用了爱好者的长波电台,但是长波电台这个东西还要插天线,救援人员的数量一旦多起来,就显然没有对讲机方便,甚至根本不 ..
恭喜发财

内容来自Android手机客户端

离线BD8AAA
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4970
只看该作者 36楼 发表于: 2018-08-12
泰国的洞穴通信,初期用了爱好者的长波电台,但是长波电台这个东西还要插天线,救援人员的数量一旦多起来,就显然没有对讲机方便,甚至根本不能满足需求了。所以后来用了一些自组网的数字通信设备,在隧道内铺设了十多个数字中继台。

隧道通信用长波电台,前几天科创年会上做了实验,测量数据来看效果非常好,我局会把它做成产品或者套件。但是原作品方案太古老,我们会做一些改进。

帖子还没想好怎么发,因为过于仓促以至于忘了拍很多关键的照片,比如山洞外的天线是怎么打的插针,就忘了拍。
[ 此帖被BD8AAA在2018-08-12 02:03重新编辑 ]
发展科技爱好,倡导科学理性
刘虎,028-81928955,liuhu@liuhu.org,支付宝bbs@kechuang.org,仪器技术群:11302965。
离线bg5upv
发帖
154
只看该作者 35楼 发表于: 2018-08-11
我們在年會活動進行的長波通信實驗不是成功了嗎,相關報導大概啥時候見帖呢?

@BG8NPK
@BD8AAA  

本帖提到的人: @BD8AAA @bg8npk
E- mail:bg5upv@gmail.com
微波有源电路、测控分系统
目前从事高精度定位导航应用行业
F7A + IC-751A + TH-42A
离线bd8cb/8
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3536
只看该作者 34楼 发表于: 2018-08-08
洞不是太七扭八歪的话,九百兆效果也可达几百米以上,但水洞不适用。
EX BG8CB BD8CB ,8CB一世,欢迎后人传承、认祖归宗——HAM圈是小众的技术类兴趣爱好团体,为创收敛财而滥竽充数,扼杀了HAM的生存和发展空间!

团结是双方都作出让步,如果一方步步紧逼,另一方无限退让,那不是团结,而是剥削和压榨! ——“以斗争求团结,则团结者存!”

如果我们的军队不愿意尽保护国民、支援盟友的义务,我们就不会有国民和盟友......

当正确与正义不属于同一阵营的时候,要选择站在良知一方......

对吃不上饭的人讲道德是最大的不道德,当人被压迫到濒临死境时,那一切为了生存而采取的行为都是道德的!
离线电离层
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5820
只看该作者 33楼 发表于: 2018-08-02
回  29楼(wuhan香肠777)的帖子
第29楼wuhan香肠777于2018-07-21 16:49发表的 回 谭永超 的帖子 的帖子
谭永超:我这边煤矿井下用的四五十兆的防爆对讲机,好像是欧讯的,还有配套的中继 ..
欧讯920车载台有30兆和50兆频段,做成背负式,洞内传输距离应该比较远吧

内容来自Android手机客户端

离线bd8cb/8
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3536
只看该作者 32楼 发表于: 2018-07-28
野外洞穴救援的话,还是大功率系统靠谱:

发射端: 话筒+大功率音响功放,功放输出接几十或一百米粗电源线做的发射线圈;

接收端: 同规模长度的同轴电缆,做成电场屏蔽磁性线圈+窄带音频选頻滤波器+高灵敏话放+小音响功放+喇叭;

性命攸关的事,还是别托付小功率的玩具......
EX BG8CB BD8CB ,8CB一世,欢迎后人传承、认祖归宗——HAM圈是小众的技术类兴趣爱好团体,为创收敛财而滥竽充数,扼杀了HAM的生存和发展空间!

团结是双方都作出让步,如果一方步步紧逼,另一方无限退让,那不是团结,而是剥削和压榨! ——“以斗争求团结,则团结者存!”

如果我们的军队不愿意尽保护国民、支援盟友的义务,我们就不会有国民和盟友......

当正确与正义不属于同一阵营的时候,要选择站在良知一方......

对吃不上饭的人讲道德是最大的不道德,当人被压迫到濒临死境时,那一切为了生存而采取的行为都是道德的!
离线bg9gxm
发帖
2013
只看该作者 31楼 发表于: 2018-07-22
肉肉马上要出套件了~
本帖提到的人: @bh2ro
近期文章:
2024 CQWW WPX 伏直公路南线 房车公园 field day临时设台初体验
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离线陈杰
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235
只看该作者 30楼 发表于: 2018-07-21
历害,这个确实少见,在中国估计不给用的吧,开玩笑,救人的事,只能用国家批示的东西
BH5EGK
期待和各位多交流,学习HAM
89c51cj@163.com
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454
只看该作者 29楼 发表于: 2018-07-21
回 谭永超 的帖子
谭永超:我这边煤矿井下用的四五十兆的防爆对讲机,好像是欧讯的,还有配套的中继,听说普通对讲机在下面喊不远,这个就可以 (2018-07-21 09:02)

40MHZ-50MHZ频段还算可以的,岩石对频段低的频率吸收较弱,至少天线可以做成20cm长的螺旋天线,方便在井下或矿道里携带和使用,楼主介绍的长波电台,首先考虑到就是天线长短问题,携带不方便,但在无条件安装中继,点对点应急使用还算可以的,煤矿生产就没法用了,你不会每天拖着至少10几米的天线在矿道里走吧?

[ 此帖被wuhan香肠777在2018-07-21 16:52重新编辑 ]
离线谭永超
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只看该作者 28楼 发表于: 2018-07-21
我这边煤矿井下用的四五十兆的防爆对讲机,好像是欧讯的,还有配套的中继,听说普通对讲机在下面喊不远,这个就可以
山东莱芜兆通对讲机  呼号  BG4IDW   邮箱bg4idw@163.com

山东莱芜中继439.3375-5.025亚音88.5。跨段中继(莱芜北部地区使用)V上145.200,亚音88.5。
邮政编码:  271100
离线BG5TOX
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只看该作者 27楼 发表于: 2018-07-19
回 bg7igi 的帖子
bg7igi:90年代初参考过一期<<无线电>>杂志,DIY过利用220V市电线传输的长波单工对讲机成功,现在开关电源横行年代不知道能用不? (2018-07-19 10:58) 

这会干扰HIFI“金耳朵”们判别水电还是火电……
底噪飘来诡异的声音……吓尿了
Callsign:BG5TOX
QQ:327586364