Воздушная система связи (приемный пул)

Полезная модель относится к воздушным системам связи и может быть использована для организации связи между наземными пунктами и самолетами. 1. Воздушная система связи (приемный пул), содержащая приемные антенны, радиотехнический комплекс, рабочее место оператора связи, рабочее место оператора, радиоприемное устройство, фильтры, выходной формирователь, отличающаяся тем, что в нее дополнительно введены малошумящий усилитель, вход которого соединен с выходом приемных антенн, 16 приемных каналов, первые входы которых соединены соответственно с 16-ю выходами малошумящего усилителя, и в каждый из которых включены аналоговое диаграммо-образующее устройство, первый вход которого является первым входом приемного канала, а выход соединен с первым входом радиоприемного устройства, аналого-цифровой преобразователь, вход которого соединен с выходом радиоприемного устройства, а выход - с первым входом фильтров, сигнальный процессор DSP, первый вход которого соединен с выходом фильтров, а выход - со входом выходного формирователя, выход которого является выходом каждого приемного канала, цифровой коммутатор, первые 16 входом которого соединены соответственно с выходами 16-ти приемных каналов, первый выход - с первым входом рабочего места оператора связи, второй выход - с первым входом рабочего места оператора, первый контроллер, первый вход которого соединен с выходом радиотехнического комплекса, а выход - со вторым входом аналогового диаграммо-образующего устройства 16-ти приемных каналов, второй контроллер, первый выход которого соединен с третьим выходом цифрового коммутатора, а второй выход - по синхронному каналу со вторыми входами рабочего места оператора связи, рабочего места оператора, первым контроллером и вторыми входами сигнального процессора, фильтров и радиоприемного устройства 16-ти приемных каналов. 2. Система по п.1, отличающаяся тем, что она содержит N приемных каналов. 3. Система по п.1, отличающаяся тем, что она содержит М рабочих мест оператора. 4. Система по п.1, отличающаяся тем, что все ее элементы выполнены с использованием цифровых технологий.

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/.

Известные асинхронные воздушные системы связи работают следующим образом. Имеется симплексная радиостанция, например Р-862, Р-800Л1 (2) и т.д., которая при необходимости переводится оператором в режим «передача» (нажатием тангенты) или в режим «прием» (отжатием тангенты), в котором радиостанция постоянно принимает радиосигналы на фиксированной радиочастоте.

Для дуплексного (двухчастотного) метода организации требуется уже две станции на борту самолета или специальная станция.

Такие радиостанции работают на всенаправленные антенны (360° по азимуту, и 0°-40°...80° по углу места). На борту самолета диаграмма направленности сильно изрезана и существуют мертвые зоны приема и излучения. Данные системы связи асинхронные, аналогового типа, сложно сопрягаемые в многоканальные системы, при которых порождается множество взаимных помех и подавленных каналов приема.

Вместе с тем, для работы большого количества радиостанций на одну или несколько антенн используется сложное частотно-разделительное устройство (ЧРУ). Возникают взаимные помехи, накладываются 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.

Существует еще одна проблема. Работа нескольких радиостанций в режиме псевдослучайного переключения радиочастот (ППРЧ) на одну антенну. Проблему пока никто не решил без существенных ограничений функциональности.

Наиболее близкой к описываемой системе является воздушная система связи, установленная на борту Ил-76МД (прототип), содержащая в фюзеляже самолета приемные антенны, радиотехнический комплекс (РТК), рабочее место оператора связи (РМОС), рабочее место оператора (РМО), радиоприемное устройство (РПУ), фильтры, выходной формирователь.

Цель полезной модели - создание многоканальной синхронной системы связи.

Поставленная цель достигается тем, что в воздушную систему связи, содержащую приемные антенны, радиотехнический комплекс, рабочее место оператора связи, рабочее место оператора, радиоприемное устройство, фильтры, выходной формирователь дополнительно введены малошумящий усилитель, вход которого соединен с выходом приемных антенн, 16 приемных каналов, первые входы которых соединены соответственно с 16-ю выходами малошумящего усилителя, и в каждый из которых включены аналоговое диаграммо-образующее устройство, первый вход которого является первым входом приемного канала, а выход соединен с первым входом радиоприемного устройства, аналого-цифровой преобразователь, вход которого соединен с выходом радиоприемного устройства, а выход - с первым входом фильтров, сигнальный процессор DSP, первый вход которого соединен с выходом фильтров, а выход - со входом выходного формирователя, выход которого является выходом каждого приемного канала, цифровой коммутатор, первые 16 входом которого соединены соответственно с выходами 16-ти приемных каналов, первый выход - с первым входом рабочего места оператора связи, второй выход - с первым входом рабочего места оператора, первый контроллер, первый вход которого соединен с выходом радиотехнического комплекса, а выход - со вторым входом аналогового диаграммо-образующего устройства 16-ти приемных каналов, второй контроллер, первый выход которого соединен с третьим выходом цифрового коммутатора, а второй выход - по синхронному каналу со вторыми входами рабочего места оператора связи, рабочего места оператора, первым контроллером и вторыми входами сигнального процессора, фильтров и радиоприемного устройства 16-ти приемных каналов.

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, на фиг.2 - раскрыто содержание приемных каналов.

Устройство включает: приемные антенны 1, малошумящий усилитель (МШУ) 2, приемные каналы (1...16) 3, каждый из которых содержит аналоговое диаграммо-образующее устройство (ДОУ) 3-1, многофункциональное радиоприемное устройство (РПУ) 3-2, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 3-3, фильтры 3-4, сигнальный процессор DSP 3-5, выходной формирователь 3-6; цифровой коммутатор (ЦК) 4, радиотехнический комплекс (РТК) 6, первый контроллер 7, второй контроллер 5, рабочее место оператора связи 8, рабочее место оператора 9.

Устройство работает следующим образом.

Воздушная система связи строится раздельно и состоит из приемного и передающего пула. Антенное поле на прием совмещено для многих подсистем РТК.

Приемный пул (подсистема) - это часть воздушной синхронной системы связи, позволяющая исключить взаимовлияние каналов приема, упростить управление системой, существенно снизить весовые и массогабаритные характеристики коммутаторов системы связи за счет цифровых коммутаторов и цифровых методов передачи информационных потоков от операторов, полностью отказаться от ЧРУ.

Цель функционирования подсистемы - обеспечение приема информации одновременно по нескольким частотным каналам с различных направлений и с разными видами сигналов: аналоговая связь, передача данных, передача цифровой информации.

В предлагаемом решении заложена система программной смены видов сигнала, модуляции, типа информации и т.д. (программно определяемое радио) в сочетании с фазированной антенной решеткой (ФАР) аналогового типа. Собственно ФАР нет в чистом виде, функциональное поле антенных элементов решетки в зависимости от последующей обработки ее сигналов может функционально трансформироваться в адаптированную аналоговую фазированную решетку или цифровую антенную решетку.

Антенная решетка единая для всего оборудования РТК 6, состоит из приемных антенн 20...18000 МГц 1, размещенных на конкретном носителе (Ил-76МД). Форма решетки определена свойствами носителя, его размерами, аэродинамическими ограничениями и т.д.

Каждая из антенн подключена к входу МШУ 2, который обеспечивает согласование импедансов антенного элемента и соединительного кабеля, а также обеспечивает разветвление сигнала на несколько потребителей (к нему подключаются другие подсистемы: радар, навигация, разведка и т.д.)

Каждый выход МШУ 2 подключен к своему приемному каналу (1...16) 3. Аналоговое диаграммо-образующее устройство (ДОУ) 3-1 (фиг.2) по закону управления (различные коэффициенты ДОУ от первого контроллера 7) формирует на своем выходе комплексный сигнал. Этот сигнал подается на

многофункциональное одноканальное РПУ 3-2 аналогового вида с полосой рабочих частот 100...400 МГц (это РПУ унифицировано с РПУ диапазона 20...3000 МГц радара РТК 6).

Сигнал с выхода РПУ 3-2 поступает на аналого-цифровое устройство (АЦП) 3-3, где он преобразуется в цифровой вид соответствующего динамического диапазона. Отсчеты сигнала фильтруются в цифровых фильтрах 3-4 на элементах FPGA, обрабатываются и декодируются до функционально логического уровня обработки (детектируются) в цифровом сигнальном процессоре (DSP) 3-5 и через выходной формирователь 3-6 вставляются в соответствующий тайм-слот цифровой сети обмена информации. Это и есть элементы программно определяемого радио. В их память дистанционно загружаются соответствующие алгоритмы программ обработки сигналов и имиджи цифровых элементов.

Подобных каналов может быть построено множество, для конкретного объекта построено 16 каналов связи - направлений связи.

Структурированный поток информации направляется в цифровой коммутатор (ЦК) 4, где он адресуется абоненту цифровой сети. Структура потока подобна потоку Е1 на скорости 2048 кбит/с (32 канала по 64 кбит/с).

Управление ЦК 4 обеспечивается вторым контроллером системы управления связью 5, в котором хранится плановая таблица полетного задания экипажа РТК. Управлением системой занимается оператор связи 8, который выбирает соответствующие направления связи, индивидуально устанавливает операторам РТК 9 (на каждое Рабочее Место) соответствующее техническое и программное обеспечение.

Оператор 9 действует в соответствии со своим заданием и имеет только управление передатчиком и самолетным переговорным устройством внутренней связи.

Из сети РТК 6 в подсистему поступает управляющая информация о координатах объектов взаимодействия (ведения связи), по которой первый контроллер 7 подсистемы вырабатывает соответствующие коэффициенты формирования максимума диаграммы направленности в угловых плоскостях.

Динамика работы.

От РТК 6 в первый контроллер пула 7 поступает информация о дальности, азимуте, угле места объекта взаимодействия, а во второй контроллер системы управления связью 5 поступает информация о частоте (канале связи), виде рабочего сигнала и других технических параметрах.

Первый контроллер 7 вырабатывает соответствующие коэффициенты ДОУ по каждому направлению связи и выдает их в аналоговое ДОУ.

Второй контроллер 5 выдает команды на формирование направлений внутренней и внешней связи соответствующему оператору на рабочем месте 8, 9, выдает информацию о частоте, виде сигнала, режиме работы и т.п.

В случае неизвестного направления объекта взаимодействия, направления прихода радиосигнала, ДОУ устанавливается с ненаправленными свойствами по угловым координатам.

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

Приемный канал может обеспечивать любой из возможно заданных режимов работы, что дает функциональную избыточность и повышает надежность 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.

Все каналы 3 работают на прием в постоянном режиме, что дает возможность исключить потерю информации при нажатии тангенты оператором в симплексном режиме.

Вся информация о связи регистрируется и документируется в цифровом виде во втором контроллере 5 системы управления связью, а через сеть РТК 6 может быть перенаправлена иным потребителям, в том числе и по каналам радиосвязи иного частотного диапазона.

Для аудио прослушивания на рабочем месте оператора 8, 9 имеются соответствующие кодеки преобразования из цифры в аналог и наоборот. На рабочем месте оператора имеются индивидуальные настройки эквалайзеров сигнала и уровня его громкости.

Таким образом, предлагаемое решение воздушной синхронной системы связи позволяет исключить взаимовлияние каналов приема, упростить управление системой, существенно снизить весовые и массогабаритные характеристики коммутаторов системы связи за счет цифровых коммутаторов и цифровых методов передачи информационных потоков от операторов, обеспечить прием информации одновременно по нескольким частотным каналам с различных направлений и с разными видами сигналов.

Литература

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

1. Воздушная система связи (приемный пул), содержащая приемные антенны, радиотехнический комплекс, рабочее место оператора связи, рабочее место оператора, радиоприемное устройство, фильтры, выходной формирователь, отличающаяся тем, что в нее дополнительно введены малошумящий усилитель, вход которого соединен с выходом приемных антенн, 16 приемных каналов, первые входы которых соединены соответственно с 16 выходами малошумящего усилителя, и в каждый из которых включены аналоговое диаграммообразующее устройство, первый вход которого является первым входом приемного канала, а выход соединен с первым входом радиоприемного устройства, аналого-цифровой преобразователь, вход которого соединен с выходом радиоприемного устройства, а выход - с первым входом фильтров, сигнальный процессор DSP, первый вход которого соединен с выходом фильтров, а выход - со входом выходного формирователя, выход которого является выходом каждого приемного канала, цифровой коммутатор, первые 16 входом которого соединены соответственно с выходами 16 приемных каналов, первый выход - с первым входом рабочего места оператора связи, второй выход - с первым входом рабочего места оператора, первый контроллер, первый вход которого соединен с выходом радиотехнического комплекса, а выход - со вторым входом аналогового диаграммообразующего устройства 16 приемных каналов, второй контроллер, первый выход которого соединен с третьим выходом цифрового коммутатора, а второй выход - по синхронному каналу со вторыми входами рабочего места оператора связи, рабочего места оператора, первым контроллером и вторыми входами сигнального процессора, фильтров и радиоприемного устройства 16 приемных каналов.

2. Система по п.1, отличающаяся тем, что она содержит N приемных каналов.

3. Система по п.1, отличающаяся тем, что она содержит М рабочих мест оператора.

4. Система по п.1, отличающаяся тем, что все ее элементы выполнены с использованием цифровых технологий.