КОРАБЕЛЬНЫЙ УНИФИЦИРОВАННЫЙ КОМПЛЕКС СВЯЗИ
SHIPBORNE UNIFIED COMMUNICATION SYSTEM

Настоящее изобретение относится к области радиосвязи, а именно к технике управления корабельным радиокомплексом, и может быть использовано для организации внешней и внутренней связи на кораблях, подводных лодках, судах и других подвижных объектах.
Тенденции развития сетей радиосвязи обусловлены в основном уровнем развития систем управления и применяемыми в них информационными технологиями, поскольку именно последние определяют виды информационного обмена между должностными лицами объектов систем управления, а также требованиями к характеристикам информационного обмена. Требования, предъявляемые к связному оборудованию и его элементам, определяются принципами организации связи и возможностями комплексов связи. Поэтому применение современных передовых информационных технологий в управленческой деятельности невозможно без реализации современных автоматизированных комплексов радиосвязи, развертываемых на мобильных и стационарных объектах.
Основным предназначением единого информационного пространства является наиболее полное удовлетворение в реальном масштабе времени информационных потребностей должностных лиц корабля вне зависимости от места их расположения. Это может быть достигнуто путем концентрации и интеграции актуальной, полной, достоверной и сформированной по определенным правилам информации, а также обеспечения возможности ее своевременного предоставления в соответствии с установленным порядком доступа.
Известно «Устройство корабельной громкоговорящей дуплексной связи» (А.С. СССР №568210, H04M 9/08). Устройство содержит электронный коммутатор, микрофоны, громкоговорители, усилители передачи и приема, формирователь управляющих импульсов, ФНЧ, модулятор, демодулятор и др. элементы, образующие приемные и передающие тракты.
Недостатками аналога является низкая помехозащищенность коммутаторов, зависимость качества передачи от длины абонентских линий, большая аппаратурная и кабельная избыточность, при этом устройство обеспечивает только внутрикорабельную связь.
Известны различные комплексы внешней и внутренней связи, так, например, Патент РФ на изобретение №2261530 от 27.09.2005. «Унифицированный комплекс внутрикорабельной связи». Патент РФ на ПМ №65323 от 27. 07.2007. «Функциональный автоматизированный комплекс связи», а также «Автоматизированный комплекс типа «Буран», А.А.Катанович, Н.Ф.Директоров Современные системы внутрикорабельной связи. СПб.: - Судостроение, 2001, стр.118.
Наиболее близким к заявляемой системе является «Корабельный многофункциональный комплекс пакетной связи». Патент РФ на ПМ №66134 от 27.08.2007. Кл. H04B 11/00.
Корабельный унифицированный комплекс связи, выполненный в виде пяти модулей, соединенных между собой посредством разнесенных по кораблю (объекту) внутрикомплексной транспортной сетью (ВКТС) в виде четырех подсетей, причем первый модуль представляет собой антенно-фидерные устройства, второй модуль представляет собой каналообразующие средства связи, третий модуль представляет собой средства вторичной сети, четвертый модуль представляет собой взаимодействующую систему корабля, а в пятый модуль входит оконечная аппаратура корабельного унифицированного комплекса связи, при этом основным элементом комплекса является вычислительный комплекс управления информационно-управляющей системой, который обеспечивает автоматизацию процессов управления соединений в сетях радиосвязи с заданными корреспондентами и т.д. Применение такой системы позволяет расширить функциональные возможности аппаратуры и повысить качество каналов передачи информации, а также эффективность использования сети, объединяющей все подсистемы автоматизированного комплекса связи корабля. Однако радиосредства, поступающие в настоящее время для комплектования комплексов связи, не способны существенно улучшить ситуацию с технологическим оборудованием комплексов связи. Дело не столько в их качестве. Главная причина в том, что в большинстве своем технология их использования и техническая реализация ориентированы на принципы, отработанные в 2000 годах. Эти принципы закрепляют передатчики или приемники за конкретным передающей или приемной антеннами. Данное организационно-техническое построение комплекса связи приводит к непреодолимым трудностям при разработке перспективных систем радиосвязи. Как бы мы ни совершенствовали передатчик, приемник, расширяя их функциональные возможности, реализуя на современной элементной базе, новых свойств автоматизированный комплекс связи не получает. Антенно-фидерные устройства практически остаются без изменений. Реализовать требования к перспективному комплексу связи в таких условиях практически невозможно.
Целью изобретения является расширение функциональных возможностей за счет унификации приемопередающих модулей.
Поставленная цель достигается тем, что корабельный унифицированный комплекс связи, содержащий в своем составе пять модулей, соединенных между собой посредством разнесенных по кораблю внутрикомплексной транспортной сетью в виде четырех подсетей, при этом первый модуль представляет собой антенно-фидерные устройства, которые содержат приемопередающие антенны различных диапазонов, соединенные с радиопередающими и радиоприемными средствами, второй модуль представляет собой каналообразующие средства связи, которые содержат станцию космической связи, радиопередатчики и радиоприемники различных диапазонов, третий модуль представляет собой средства вторичной сети, которые содержат телекоммуникационный комплекс пакетной связи, комплекс обмена командно-сигнальной информацией, комплекс технических средств передачи данных и каналообразующую аппаратуру для работы с ВМС стран НАТО, четвертый модуль представляет собой взаимодействующую систему корабля, в которую входит автоматизированный комплекс взаимодействия и обмена информацией, а также общекорабельная система обмена данными, причем между третьим и четвертым модулем расположен и соединен с ними вычислительный комплекс управления - ЭВМ, в пятый модуль входит оконечная аппаратура корабельного унифицированного комплекса связи, при этом во втором модуле радиопередатчики выполнены широкополосными, в которых усилители передатчиков работают по схеме «банка мощности», причем входы усилителей соединены с выходами вычислительного комплекса управления интегральной управляющей системой, одна из двух выходных клемм каждого из усилителей соединена с одним из входов антенного коммутатора, а другая соединена с одним из двух входов мостов сложения первого уровня, каждый из которых имеет две входные клеммы и две выходные, две входные клеммы мостов сложения первого уровня соединены с выходами двух усилителей, одна выходная клемма соединена с одним из входов антенного коммутатора, вторая выходная клемма соединена с одним из двух входов моста сложения второго уровня, две входные клеммы каждого из мостов сложения второго уровня соединены с выходами двух мостов сложения первого уровня, одна выходная клемма каждого из мостов сложения второго уровня соединена с одним из входов антенного коммутатора, а вторая выходная клемма соединена с одним из двух входов моста сложения третьего уровня, обе входные клеммы моста сложения третьего уровня соединены с выходными клеммами мостов сложения второго уровня, обе выходные клеммы моста сложения третьего уровня соединены с двумя входами антенного коммутатора, «банк мощности» дает возможность одновременно работать максимальным числом каналов, количество и мощность которых определяется количеством и мощностью унифицированных широкополосных усилителей мощности, либо работать меньшим числом каналов с большей мощностью и работу в любом стандартном режиме, использующем метод псевдослучайной перестройки частоты, при этом в «банке мощности» используются широкополосные мосты сложения мощности с перекрестными соединениями, которые могут подключать любые группы усилителей к группе антенн путем управления фазой выходных высокочастотных сигналов.
На фиг.1 приведена структурная схема комплекса. Она содержит пять модулей (1-5), соединенных между собой посредством разнесенной внутрикомплексной физической транспортной сети (ВКТС), выполненной в виде четырех подсетей (а,б,в,г).
Первый модуль - антенно-фидерные устройства, содержит: приемопередающие антенны различных диапазонов, соединенные с радиопередающими и радиоприемными средствами.
Второй модуль - каналообразующие средства связи. Он состоит из следующих элементов:
- станции космической связи 1;
- радиопередатчиков и радиоприемников различных диапазонов 2 и др. аппаратуры.
Третий модуль - средства вторичной сети, в него входят:
- телекоммуникационный комплекс пакетной связи (ТКПС) 4;
- комплекс обмена командно-сигнальной информации (КО КСИ) 5;
- комплекс технических средств передачи данных (КТС ПД) 6, также каналообразующая аппаратура для работы с ВМС стран НАТО (КО ВМС).
В четвертый модуль - взаимодействующая система корабля, в него входит:
- автоматизированный комплекс взаимодействия и обмена информацией (АК ОИ) 7;
- общекорабельная система обмена данными (ОК СОД) 8.
Между третьим и четвертым модулем расположен и соединен с ними вычислительный комплекс управления интегральной управляющей системой - ЭВМ.
В пятый модуль входит оконечная и специальная аппаратура АКС 9, в том числе и терминал дежурного по связи 10.
Назначение основных элементов комплекса. Четыре ВКТС предназначены для обеспечения взаимодействия вычислительного комплекса управления с комплексами первичной и вторичной сети и другими взаимодействующими системами и комплексами корабля, а также для управления и контроля радиоканальными средствами связи, антенных коммутаторов, для коммутации корабельных комплексов связи на оконечную аппаратуру и радиоканальные средства связи и др.
Четыре ВКТС имеют двухуровневую структуру. Каждый уровень предназначен для решения определенного круга функциональных задач комплекса в целом.
Телекоммутационный комплекс пакетной связи 4 предназначен для обеспечения устойчивого закрытого и открытого обмена информацией различного типа в направлении «корабль-корабль» и «корабль-берег».
Комплекс обмена командно-сигнальной информацией 5 предназначен для передачи сообщений, подготовленных на автоматизированном рабочем месте, с использованием изделия ТКПС 4 в адрес береговых пунктов управления.
Комплекс технических средств передачи данных 6 обеспечивает электрическое и информационно-логическое взаимодействие с интегрально управляющей системой АКС через внутрикомплексную транспортную сеть.
Автоматизированный комплекс взаимодействия и обмена информацией 7 предназначен для обеспечения приема и передачи информации по KB, УКВ, ДЦВ радиоканалам в соответствующих радиосетях взаимодействия с ВМС НАТО.
Общекорабельная система обмена данными 8 обеспечивает электрическое и информационно-логическое взаимодействие с интегрально управляющей системой АКС через внутрикомплексную транспортную сеть.
Оконечная аппаратура 9 служит для приема и передачи различной аналоговой и цифровой информации.
Терминал для дежурного по связи 10 предназначен для работы в качестве оконечной аппаратуры трактов передачи дискретной информации (буквопечатающей и слуховой) в составе корабельного комплекса связи (ККС).
На фиг.2. представлена часть второго модуля, содержащая «банк мощности» и антенный коммутатор с антеннами из состава первого модуля. Обозначения, принятые на фиг.2:
11 - антенный коммутатор;
12 - широкополосный мост сложения мощности третьего уровня;
13 - широкополосный мост сложения мощности второго уровня;
14 - широкополосный мост сложения мощности первого уровня;
15 - широкополосные унифицированные усилители мощности.
Принцип функционирования всех используемых в «банке мощности» широкополосных отдельных мостов сложения идентичен (описан в работе Модель. З.И. Устройства сложения и распределения мощностей высокочастотных колебаний. М.: Сов. Радио, 1980), и отличаются они только величиной проходящей мощности у мостов сложения разных уровней. Пример реализации такого моста сложения приведен на Фиг.3
Утолщенными линиями на Фиг.3 изображены широкополосные трансформаторы на отрезках длинных линий.
1
2
1
1
2
2
1
1
2
2
Принцип его работы состоит в следующем. При приходе на оба входа моста сложения высокочастотных сигналов Е и Е одного номинала и одинаковой фазы суммарный высокочастотный сигнал появляется только на одном из двух его выходов (клемма К1) и поступает в нагрузку R1, а при приходе на его два входа высокочастотных сигналов одного номинала, но противофазных, суммарный высокочастотный сигнал появляется на другом его выходе (клемма К2) в нагрузке R2, при этом если сигналы остаются противофазными, но фазы каждого из них поменялись на 180° (например, было i=I sin(ωf) и i=I sin(ωf+180°), стало i=Isin(ωf+180°) и i=Isin(ωf), то фаза суммарного высокочастотного сигнала также изменится на 180°, но сигнал останется при этом на той же выходной клемме (в нашем примере К2). Таким образом, изменяя фазы сигналов на входах усилителей, можно произвольно изменять номера клемм суммирующих мостов, на которые приходят суммируемые сигналы, т.е. производить сложение мощности сигналов и их немеханическую (фазовую) коммутацию.
Рассмотрим на примере сложение мощности 4-х усилителей. Для этого зададимся следующими фазовыми соотношениями первых 4-х усилителей (см. фиг.2): - фаза 1-го - 0°; - фаза 2-го - 180°; - фаза 3-его и 4-го - 180°. В этом случае на входные клеммы первого моста сложения 1-го уровня сигналы поступят от 1-го и 2-го усилителей в противофазе и появятся на его правой клемме, а от 3-его и 4-го усилителей сигналы в одинаковой фазе поступят на входные клеммы второго моста сложения 1-го уровня и появятся на его левой клемме. Сигналы на выходах рассматриваемых мостов сложения первого уровня будут однофазными (следует помнить, что для смены фазы одного из суммируемых колебаний всегда можно одновременно поменять фазы этих колебаний на 180°). Таким образом, на входные клеммы моста сложения 2-го уровня придут однофазные сигналы и тем самым определят появление суммарного сигнала от 4-х усилителей на его левой клемме, соединенной с одним из входов антенного коммутатора.