Воздушная система связи (передающий пул)

Полезная модель относится к воздушным системам связи и может быть использована для организации связи между наземными пунктами и самолетами. Воздушная система связи, содержащая передающие антенны, радиотехнический комплекс, рабочее место оператора связи, N рабочих мест операторов, широкополосный усилитель мощности, входной формирователь, отличающаяся тем, что в нее дополнительно введены цифровой коммутатор, первый выход которого соединен с первым входом рабочего места оператора связи, второй выход - с первым входом N рабочих мест оператора, четвертый выход - со входами 16 входных формирователей, первый контроллер, первый вход которого соединен с выходом радиотехнического комплекса, второй контроллер, первый выход которого соединен с третьим выходом цифрового коммутатора, а второй выход - по синхронному каналу со вторыми входами рабочего места оператора связи, N рабочих мест операторов, первым контроллером, 16 модемов, первые входы которых соединены соответственно с выходами 16-ти входных формирователей, а вторые входы - со вторым выходом второго контроллера, 16 диаграммо-образующих устройств, первые входы которых соединены с выходами соответственно 16-ти модемов, а вторые входы - с первым выходом первого контроллера, 16 сумматоров, входы каждого из которых соединены с соответствующими выходами 16-ти диаграммо-образующих устройств, 16 цифро-аналоговых преобразователя, входы которых соединены соответственно с выходами 16-ти сумматоров, 16 широкополосных усилителя мощности, первые входы которых соединены с выходами соответственно 16-ти цифро-аналоговых преобразователей, вторые входы -со вторым выходом первого контроллера, а выходы - с передающими антеннами.

Полезная модель относится к воздушным системам связи и может быть использована для организации связи между наземными пунктами и самолетами.

Известны воздушные системы связи, установленные на борту самолетов, в частности, Ил-76МД /1/.

Прототип пула передачи радиосигналов на борту самолета Ил-76МД построен методом объединения нескольких симплексных радиостанций типа Р-862 в подмножество передатчиков, работающих через частотно-развязывающее устройство (ЧРУ) на одну антенну.

Каждая радиостанция переводится оператором в режим «передача» нажатием тангенты, а приемная часть радиостанции используется только для системы встроенного контроля.

В прототипах такие радиостанции работают на всенаправленные антенны (360° по азимуту, и 0°-40°...80° по углу места). На борту летательного аппарата диаграмма направленности сильно изрезана и существуют мертвые зоны излучения.

В прототипе система связи асинхронная, аналогового типа. Возникают сложные технические проблемы при сопряжении их в многоканальные системы, при которых порождается множество взаимных помех и подавленных каналов связи и т.д.

Для одновременной работы нескольких передатчиков радиостанций на одну или несколько антенн используется сложное ЧРУ. Взаимные помехи накладывают существенные ограничения на количество разрешенных частот связи и главное - вес ЧРУ чрезвычайно большой, соизмерим или превышает вес всех радиостанций в такой системе. Особенно это проявляется при высоком уровне мощности передатчиков, а система ЧРУ одна для канала приема и канала передачи радиостанции.

Наиболее близкой к описываемой системе является воздушная система связи, установленная на борту Ил-76МД (прототип), содержащая в фюзеляже самолета передающие антенны, радиотехнический комплекс (РТК), рабочее место оператора связи (РМОС), N рабочих мест операторов (РМО), широкополосный усилитель мощности (ШУМ), входной формирователь.

Цель полезной модели - создание многоканальной синхронной системы связи.

Поставленная цель достигается тем, что в воздушную систему связи, содержащую передающие антенны, радиотехнический комплекс, рабочее место оператора связи, N рабочих мест операторов, широкополосный усилитель мощности, входной формирователь дополнительно введены цифровой коммутатор, первый выход которого соединен с первым входом рабочего места оператора связи, второй выход - с первым входом N рабочих мест оператора, четвертый выход - с входами 16 входных формирователей, первый контроллер, первый вход которого соединен с выходом радиотехнического комплекса, второй контроллер, первый выход которого соединен с третьим выходом цифрового коммутатора, а второй выход - по синхронному каналу со вторыми входами рабочего места оператора связи, N рабочих мест операторов, первым контроллером; 16 модемов, первые входы которых соединены соответственно с выходами 16-ти входных формирователей, а вторые входы - со вторым выходом второго контроллера, 16 диаграммо-образующих устройств, первые входы которых соединены с выходами соответственно 16-ти модемов, а вторые входы - с первым выходом первого контроллера, 16 сумматоров, входы каждого из которых соединены с соответствующими выходами 16-ти диаграммо-образующих устройств, 16 цифро-аналоговых преобразователя, входы которых соединены соответственно с выходами 16-ти сумматоров, 16 широкополосных усилителя мощности, первые входы которых соединены с выходами соответственно 16-ти цифро-аналоговых преобразователей, вторые входы - со вторым выходом первого контроллера, а выходы - с передающими антеннами.

Сравнение с прототипом показывает, что заявляемое устройство отличается наличием новых блоков и их связями между ними. Таким образом, заявляемое устройство соответствует критерию «новизна».

Сравнение заявляемого решения с другими техническими решениями показывает, что перечисленные элементы, используемые в блоках, являются известными, однако их введение в указанной связи с остальными элементами приводит к расширению функциональных возможностей системы.

Это подтверждает соответствие технического решения критерию «существенные отличия».

На фиг.1 представлена блок-схема предлагаемого устройства.

Устройство включает: передающие антенны 1, радиотехнический комплекс (РТК) 2, рабочее место оператора связи 3, N рабочих мест операторов 4, цифровой коммутатор (ЦК) 5, первый контроллер 6, второй контроллер 7, входной формирователь 8, модем 9, диаграммо-образующее

устройство (ДОУ) 10, сумматор 11, цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП) 12, широкополосный усилитель мощности (ШУМ) 13.

Устройство работает следующим образом.

Пул передатчиков радиосигналов работает на собственное антенное поле (антенные излучатели 1) для частот 100...400. Пул передачи работает синхронно с приемным пулом.

Цель функционирования пула - обеспечить направленное излучение электромагнитной энергии передатчиков по нескольким частотным каналам связи с разными видами модуляционных сигналов и видов передаваемой информации: аналоговая связь, передача данных, передача цифровой информации.

Главная особенность - принцип программной смены видов сигнала, модуляции, типа информации и т.д. (программно определяемое радио) в сочетании с управляемой фазированной антенной решеткой аналогового типа.

Передающий пул функционально состоит из геометрической решетки излучающих антенных элементов 1, нескольких линейных широкополосных усилителей мощности 13, цифро-аналоговых преобразователей 12, цифровых сумматоров 11, цифровых диаграммо-образующих устройств 10, модемов сигнала 9 и входных формирователей сигналов 8, цифрового коммутатора направлений потоков 5, контроллера управления диаграммой направленности (первый контроллер) 6, контроллера системы управления связью (второй контроллер) 7, аналоговых элементов связи на N рабочих местах операторов 4 в виде телефонов, микрофонов, эквалайзеров и усилителей сигнала.

Антенная решетка состоит из излучателей антенн диапазона 100...400 МГц, размещена на конкретном носителе. Форма решетки определена свойствами носителя, его размерами, аэродинамическими ограничениями и т.д.

Каждая из антенн 1 подключена к выходу широкополосного усилителя мощности 13, который обеспечивает согласование импедансов антенного элемента и соединительного кабеля.

На вход усилителя мощности 13 поступает сложный аналоговый сигнал от цифро-аналогового преобразователя (ЦАП) 12, в котором преобразуются отсчеты сигналов цифровой смеси в аналоговый вид.

На вход ЦАП 12 поступает цифровой сигнал от цифрового сумматора 11. Этот сигнал представляет собой сумму сигналов от каналов с заданным фазовым углом для конкретного излучателя.

Заданный фазовый угол формируется в цифровом диаграммо-образующем устройстве (ДОУ) 10, в котором происходит умножение цифрового отсчета сигнала на заданный коэффициент углового перемещения максимума диаграммы направленности.

Исходный сигнал информации (цифровой отсчет речевого сигнала оператора или цифровой информацией передачи данных) формируется во входном формирователе 8.

Этот цифровой сигнал передается в модем 9, где получает модуляционный признак или модулируется по заданному закону. Закон модуляции устанавливается контроллером системы связи (второй контроллер 7) по команде оператора связи 3.

Далее этот сигнал поступает в диаграммо-образующее устройство 10, в котором он разделяется на несколько подсигналов (по количеству излучающих элементов антенной решетки 1).

От контроллера пула (первый контроллер 6) в ДОУ 10 поступает информация углового перемещения объекта связи (направление максимума диаграммы направленности), где посредством математических операций над модулированными отсчетами информационного сигнала формируется вектор сигнала одного канала.

С выходов ДОУ 10 сигналы поступают на сумматор 11, где они формируются для передачи в ЦАП 12.

Итак, до входа ДОУ 10 формируются модуляционные признаки сигнала.

На выходе ДОУ 10 формируются пространственные признаки сигнала.

На выходе сумматора 11 и ЦАП 12 формируются признаки многоканального передатчика.

Перенос сложно модулированного сигнала на несущую частоту осуществляется в широкополосном усилителе мощности.

Каждый из каналов широкополосного усилителя мощности (ШУМ) 13 по отношению друг друга - синхронный, что позволяет существенно упростить управление и уменьшить пик-фактор передатчиков, за счет снижения мощности излучения индивидуального канала.

Число усилителей мощности 13 равно количеству элементов антенной решетки 1.

Каналов связи может быть построено некоторое ограниченное множество, для конкретного решения - 16 каналов связи (направлений связи).

Структурированный поток информации поступает от цифрового коммутатора (ЦК) 5, где он адресуется абоненту цифровой сети. Структура потока подобна потоку Е1 на скорости 2048 кбит/с (32 канала по 64 кбит/с).

Управление ЦК 5 обеспечивается контроллером системы управления связью (вторым контроллером 7), в котором хранится плановая таблица полетного задания экипажа РТК 2. Управлением системой занимается оператор связи 3, который выбирает соответствующие направления связи, индивидуально устанавливает операторам РТК 2 (на каждое из N рабочих мест 4) соответствующее техническое и программное обеспечение.

Оператор 4 действует в соответствии со своим заданием и имеет только управление передатчиком (тангенту) и самолетным переговорным устройством внутренней связи.

Из сети РТК 2 в подсистему поступает управляющая информация о координатах объектов взаимодействия (ведения связи), по которой первый контроллер 6 вырабатывает соответствующие коэффициенты формирования максимума диаграммы направленности в угловых плоскостях.

Динамика работы.

От РТК 2 в первый контроллер 6 поступает информация о дальности, азимуте, угле места объекта взаимодействия, а во второй контроллер системы управления связью 7 поступает информация о частоте (канале связи), виде рабочего сигнала и других технических параметрах.

Первый контроллер 6 вырабатывает соответствующие коэффициенты ДОУ по каждому направлению связи и выдает их в цифровое ДОУ 10.

Второй контроллер 7 выдает команды на формирование направлений внутренней и внешней связи соответствующему оператору на рабочем месте 4, выдает информацию о частоте, виде сигнала, режиме и подрежиме работы.

В случае неизвестного направления объекта взаимодействия, направления прихода радиосигнала, в ДОУ 10 загружаются коэффициенты ненаправленных (частично направленных) свойств по угловым координатам.

При известных угловых координатах ДОУ 10 формируется и управляется в направленном виде, что существенно повышает энергетические свойства направления связи и снижает вероятность обнаружения канала (направления) связи.

Таким образом, временной способ обмена информации в РТК 2 в сочетании с пространственно-временным методом направленного излучения электромагнитной энергией обеспечивает любой из возможно заданных режимов работы, повышает скрытность передачи информации, снижает энергетический признак радиозаметности объекта и дает функциональную избыточность при повышении надежности связи.

Синхронный способ обмена информацией в сети пула упрощает работу цифрового коммутатора, уменьшает весовые показатели соединительного оборудования между рабочими местами, повышает качество связи, уменьшает взаимные помехи между каналами связи.

Литература

1. Авиасалоны мира №7. - Издательский дом «РА Интервестник», Россия, Москва, А/Я 77 (http//:www.airfleet.ru). - с.34-37.

Воздушная система связи, содержащая передающие антенны, радиотехнический комплекс, рабочее место оператора связи, N рабочих мест операторов, широкополосный усилитель мощности, входной формирователь, отличающаяся тем, что в нее дополнительно введены цифровой коммутатор, первый выход которого соединен с первым входом рабочего места оператора связи, второй выход - с первым входом N рабочих мест оператора, четвертый выход - со входами 16 входных формирователей, первый контроллер, первый вход которого соединен с выходом радиотехнического комплекса, второй контроллер, первый выход которого соединен с третьим выходом цифрового коммутатора, а второй выход - по синхронному каналу со вторыми входами рабочего места оператора связи, N рабочих мест операторов, первым контроллером, 16 модемов, первые входы которых соединены соответственно с выходами 16 входных формирователей, а вторые входы - со вторым выходом второго контроллера, 16 диаграммообразующих устройств, первые входы которых соединены с выходами соответственно 16 модемов, а вторые входы - с первым выходом первого контроллера, 16 сумматоров, входы каждого из которых соединены с соответствующими выходами 16 диаграммообразующих устройств, 16 цифроаналоговых преобразователя, входы которых соединены соответственно с выходами 16 сумматоров, 16 широкополосных усилителя мощности, первые входы которых соединены с выходами соответственно 16 цифроаналоговых преобразователей, вторые входы - со вторым выходом первого контроллера, а выходы - с передающими антеннами.