БЛОК АППАРАТУРЫ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ

Область техники
Данное техническое решение относится к области цифровой вычислительной техники, а именно, к устройствам сопряжения цифровых вычислительных машин с радиостанциями коротковолнового и ультракоротковолнового диапазона.
Уровень техники
Аналогом данного технического решения является КОМПЛЕКС АППАРАТУРЫ ДЛЯ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ ПО КАНАЛУ СВЯЗИ (свидетельство на полезную модель RU №27286 U1, заявлено 19.11.2001 г., опубликовано 10.01.2003 г., бюл. №1), содержащий персональную электронную вычислительную машину (ПЭВМ), специальную аппаратуру (СА) для кодирования-декодирования информации и модем, первые входы-выходы которого соединены с телефонным каналом связи, отличающийся тем, что комплекс содержит адаптер стыка С2-СПЕЦ одноканальный (АС С2-СПЕЦ-1), первый вход-выход которого соединен со слотом системной шины ПЭВМ, а второй и третий входы-выходы соответственно с входами-выходами стыка С2-СПЕЦ (УЗО) и стыка управления (ПУ), специальной аппаратуры (СА), устройство сопряжения с модемом (УСМ), первые входы-выходы которого соединены с входами-выходами специальной аппаратуры, а вторые входы-выходы (МОДЕМ) со вторыми входами-выходами модема.
Недостатком аналога является малая эффективность использования производительности канала связи для передачи данных.
Следующим аналогом заявляемого технического решения является МОБИЛЬНЫЙ КОМПЛЕКС АППАРАТУРЫ ДЛЯ ОБРАБОТКИ И ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ ПО КАНАЛАМ СВЯЗИ (свидетельство на полезную модель RU №27244, заявлено 28.01.2002 г., опубликовано 10.01.2003 г., бюл. №1), содержащий автоматизированные рабочие места на базе персональных ЭВМ, совместимых с IBM PC, и персональную ЭВМ транспортной станции, совместимую с IBM PC, адаптеры стыка С2-СПЕЦ одноканальные (АС С2-СПЕЦ-1), первые группы входов которых соединены со слотами системной шины ПЭВМ, комплекты специальной аппаратуры (СА) для кодирования-декодирования информации, первые группы входов-выходов которых соединены со второй группой входов-выходов адаптеров стыка С2-СПЕЦ одноканальных (АС С2-СПЕЦ-1), телефонный аппарат, отличающийся тем, что мобильный комплекс дополнительно содержит мультиплексор цифровых каналов, две группы входов-выходов которого соединены соответственно со вторыми группами входов-выходов специальной аппаратуры (СА), третья
группа входов-выходов с входами-выходами телефонного аппарата, четвертая и пятая группы входов-выходов соединены соответственно с цифровыми каналами закрытой передачи данных (радиорелейным каналом и физической линией).
Недостатком данного аналога является малая эффективность использования производительности канала связи для передачи данных.
Наиболее близким аналогом (прототипом) заявляемого технического решения является ОБЪЕДИНИТЕЛЬ КАНАЛОВ ПЕРЕДАЧИ (патент на полезную модель RU №40577 U1, заявка №2004114134/22 от 11.05.2004 г., МПК Н04J 1/00, Н04К 1/00, Н04В 3/00, 5/00, G06F 13/00, опубликовано 10.09.2004 г., бюл. №25), содержащий:
1) блок интерфейса С2-СПЕЦ (ОСТ В4.127.007-81), первая группа внешних входов-выходов которого в соответствии с интерфейсом С2-СПЕЦ служит для подключения аппаратуры спецсвязи Т-240ПД, блок мультиплексора цифровых каналов БМЦК, первый вход которого соединен со вторым выходом блока интерфейса С2-СПЕЦ, блок синхронизации и управления передатчика БСУПД, первый выход которого соединен со вторым входом блока мультиплексора цифровых каналов БМЦК, блок демультиплексора цифровых каналов БДМЦК, первый выход которого соединен со вторым входом блока интерфейса С2-СПЕЦ, задающий генератор ЗГ, первый выход которого соединен с первым входом блока синхронизации и управления передатчика БСУПД, блок синхронизации и управления приемника БСУПМ, первый вход которого соединен со вторым выходом задающего генератора ЗГ, а первый выход - с первым входом блока демультиплексора цифровых каналов БДМЦК, блок интерфейса С2 (Я8-232) (ГОСТ 18145-81), первая группа входов-выходов которого служит для внешнего подключения к модему тональной частоты ТЧ-модему или конвертору основного цифрового канала ОЦК, отличающийся тем, что объединитель каналов передачи данных дополнительно содержит первый и второй блоки интерфейса С1-ФЛ-БИ (ГОСТ 27232-87), первые группы входов-выходов которого служат для внешнего подключения соответственно первого и второго комплекта аппаратуры Т-230 (1, 2), второй выход каждого соединен соответственно со вторым и третьим входами блока мультиплексора цифровых каналов БМЦК, а второй вход каждого соединен соответственно со
вторым и третьим выходами блока демультиплексора цифровых каналов БДМЦК, первый и второй блок автоматического выбора режима БАВР, первый вход которого соединен соответственно с третьим выходом первого и второго блоков интерфейса С1-ФЛ-БИ, первый выход соединен соответственно с вторым и третьим входом блока синхронизации и управления передатчика БСУПД, а вторые входы - с вторым выходом блока синхронизации и управления передатчика БСУПД, блок автоматического выбора линейной скорости БАВЛС, первый и второй выходы которого соединены соответственно со вторым выходом блока интерфейса С2 (КЗ-232) и вторыми входами блока синхронизации и управления приемника БСУПМ, а четыре входа соответственно - со вторым выходом блока интерфейса С2 (RS-232), выходом блока мультиплексора цифровых каналов БМЦК, третьим выходом блока синхронизации и управления передатчика БСУПД и третьим выходом задающего генератора, блок встроенного тестового режима БУТР, первый и второй вход-выход которого соединен соответственно с входом-выходом блока мультиплексора цифровых каналов БМЦК и блока демультиплексора цифровых каналов БДМЦК, блок отображения текущего состояния БУОТС, два входа которого соединены соответственно с четвертым выходом блока синхронизации и управления передатчика БСУПД и вторым выходом блока синхронизации и управления приемника БСУПМ;
2) дешифратор цикловой синхронизации и цифровую фазовую автоматическую подстройку частоты ФАПЧ, входы которых соединены со вторым входом блока, схему удержания синхронизации, первый вход которой соединен с первым выходом дешифратора цикловой синхронизации, схему поиска синхросигнала, вход которой соединен с выходом дешифратора цикловой синхронизации, а первый выход - с вторым входом схемы удержания синхронизации, схему индикации синхронизации, первый вход которой соединен с выходом схемы поиска синхросигнала.
Недостатком прототипа является иное функциональное назначение, не позволяющее реализовать требуемые технические характеристики в полном объеме.
Сущность полезной модели
Известный блок аппаратуры передачи данных содержит приемник ПРМ Т-235-1Л и передатчик ПРД Т-235-1Л, вход приемника и выход передатчика соединены соответственно с первым выходом стыка С1-ФЛ и первым входом интерфейса С1-ФЛ радиостанции РС1, второй приемник ПРМ Т-235-1Л и приемник ПРМ АСПД-У, входы которых соединены с выходом стыка С1-ТЧ радиостанции РС1, третий приемник ПРМ Т-235-1Л и второй передатчик ПРД Т-235-1Л, вход приемника и выход передатчика соединены соответственно с выходом и входом стыка С1-ФЛ радиостанции РС2, третий передатчик ПРД Т-235-1Л и передатчик ПРД АСПД-У, контроллер сигналов интерфейса RS-232C, четыре входа и четыре выхода которого соединены соответственно с выходом четырех приемников ПРМ и четырех передатчиков ПРД, а вход-выход контроллера RS-232C соединены с выходом-входом электронной вычислительной машины ЭВМ «Багет-44», вторичный источник питания ВИП, вход которого соединен с выходом аккумуляторной батареи, а выход с входами питания всех узлов блока.
Целью данного технического решения является расширение функциональных возможностей, создание компактного мобильного изделия с минимальными массогабаритными характеристиками и энергопотреблением.
Блок аппаратуры передачи данных дополнительно содержит коммутатор, два входа которого соединены соответственно с выходами четвертого передатчика ПРД Т-235-1Л и передатчика ПРД АСПД-У, коммутатор сигналов интерфейса RS-232C, первый вход-выход которого соединен со вторым выходом-входом контроллера RS-232C, второй вход-выход с выходом-входом микрофонно-телефонной гарнитуры МТГ, третий, четвертый и пятый вход-выход соединены соответственно с выходом-входом радиостанций РС1, РС2, РС3, коммутатор оперативно-командной связи ОКС, первый вход которого соединен с пятым выходом контроллера RS-232C, второй вход с выходом коммутатора, первый вход-выход с вторым выходом-входом МТГ, третий, четвертый и пятый входы соединены соответственно с выходами С1-ТЧ радиостанций РС1, РС2 и РС3, три выхода соединены соответственно с входами радиостанций РС1, РС2 и РС3, приемник спутниковой навигационной системы,
вход-выход которого соединен со вторым выходом-входом ЭВМ «Багет-44», а выход с входом блока антенного.
Перечень фигур, чертежей и иных материалов
На фиг.1 приведена структурная схема блока аппаратуры передачи данных
Пример варианта выполнения устройства
На структурной схеме блока аппаратуры передачи данных (фиг.1) обозначены:
1 - приемник спутниковой навигации СН К-161, 2 - контроллер интерфейса RS-232C, 3 - приемник ПРМ Т-235-1Л, 4 - передатчик ПРД Т-235-1Л, 5 - приемник ПРМ Т-235-1Л, 6 - приемник ПРМ АСПД-У, 7 -приемник ПРМ Т-235-1Л, 8 - передатчик ПРД Т-235-1Л, 9 - передатчик ПРД Т-235-1Л, 10 - передатчик ПРД АСПД-У, 11 - коммутатор интерфейса RS-232C, 12 - коммутатор оперативно-командной связи ОКС, 13 - вторичный источник питания ВИП, 14-коммутатор.
На схеме также обозначены цепи подключения блока: 15 - к блоку антенному, 16 - к ЭВМ «Багет-44» приемника СН, 17 - к ЭВМ «Багет-44 по интерфейсу RS-232C, 18 - к микрофонно-телефонной гарнитуре МТГ по интерфейсу RS-232C, 19 - к МТГ по цепям по оперативно-командной связи ОКС, 20 - к аккумуляторной батарее АК, 21 - к радиостанции РС1 и 22 - к радиостанции РС2 по цепям стыка С1, 23, 24, 25 - соответственно к радиостанции РС1, РС2, РС3 по цепям интерфейса RS-232C, 26, 27 - соответственно к радиостанции РС2 и РС3 по цепям стыка С1, 28, 29, 30 - соответственно к радиостанциям РС1, РС2 и РС3 по цепям оперативно-командной связи, 31 - напряжения вторичного источника электропитания к узлам блока.
Блок аппаратуры передачи данных (далее блок) обеспечивает обмен телекодовой и речевой информацией с радиоканалами связи, организованными радиостанциями Р-168-0,5 МКМ, коммутацию речевых сигналов радиостанций на МТГ (из состава радиостанции Р-168-0,5МКМ).
В состав блока входит приемник спутниковой навигации.
Взаимодействие блока с ЭВМ осуществляется по интерфейсу RS-232C (ГОСТ 18145-81), электрические параметры сигналов интерфейса RS-232C соответствуют требованиям ГОСТ 23675-79.
Взаимодействие аппаратуры передачи данных блока, работающей по алгоритму аппаратуры Т-235-1Л (БИ), с радиостанциями осуществляется по стыку С1-ФЛ (ГОСТ 27232-87).
Взаимодействие аппаратуры передачи данных блока, работающей по алгоритму аппаратуры Т-235-1Л (ЧМ), и аппаратуры, работающей по алгоритму АСПД-У, с радиостанциями осуществляется по цепям МКФ, ТЛФ.
Конструктивно блок представляет собой герметичный отсек, на котором расположены внешние разъемы для подключения радиостанций, блока антенного, электронной вычислительной машины ЭВМ «Багет-44», коробки проводной связи КПС, микрофонно-телефонной гарнитуры МТГ, коробки аккумуляторной батареи АБ, а также тумблеры для включения электропитания, заряда АБ, подключения КПС и три светодиода.
Внутри блока закреплены электронные модули (ЭМ1, ЭМ2, модуль приемоизмерительный К-161).
Блок по условиям эксплуатации относится к аппаратуре группы 1.10 по ГОСТ РВ 20.39.304-98 со следующими ограничениями:
- повышенная рабочая температура среды - плюс 50°С;
- предельная повышенная температура среды - плюс 60°С;
- пониженная рабочая температура среды минус 40°С;
- предельная пониженная температура среды минус 50°С.
Блок Р913 состоит из следующих функциональных узлов:
- приемник спутниковой навигации;
- модуль АПД;
- контроллер RS-232C;
- коммутатор RS-232C;
- коммутатор оперативно-командной связи (ОКС);
- модуль вторичного источника питания.
В качестве приемника спутниковой навигации используется модуль приемоизмерительный космических навигационных систем ГЛОНАСС/GPS «К-161» ТСЮИ.468157.109.
Основные технические характеристики модуля приведены в таблице 1.
Таблица 1 - Технические характеристики модуля приемоизмерительного
Наименование характеристики
Единица
Величина
измерения
и допуск
Среднее время первого определения:
с
при «теплом» старте (есть все
исходные данные)
50, не более
при «холодном» старте (нет части
исходных данных)
150, не более
Протокол обмена - BINARY
Максимальная скорость обмена
Бит/с
38400
информацией по интерфейсу
RS-232C
Напряжение питания
В
3,1-3,6
Ток потребления
мА
420, не более
Масса
кг
0,1, не более
Температура окружающей среды:
°С
предельная повышенная
85, не более
рабочая повышенная
55, не более
рабочая пониженная
минус 40, не
менее
предельная пониженная
минус 60, не
менее
Модуль обеспечивает:
- прием и обработку радиосигналов стандартной точности в частотном диапазоне L1 спутниковых радионавигационных систем СРНС ГЛОНАСС (Россия) и/или GPS (США), поступающих через антенну навигационного приемника изделия;
- автоматическое выделение служебной информации из принятых радиосигналов СРНС;
- автоматическое слежение за принимаемыми радиосигналами СРНС и определение текущих навигационных параметров точки расположения антенны навигационного приемника изделия в системе Гаусса-Крюгера и точного значения текущего времени;
- автоматический прием команд от ЭВМ и автоматический обмен текущей информацией с ЭВМ по интерфейсу RS-232C в формате Binary.
Для обмена с ЭВМ используется первый канал RS-232C модуля.
В модуль АПД входят узлы приемопередатчиков:
приемник - ПРМ Т-235-1Л (БИ) - 2 шт.;
передатчик - ПРД Т-235-1Л (БИ) - 2 шт.;
приемник - ПРМ Т-235-1Л (ЧМ) - 1 шт.;
передатчик - ПРД Т-235-1Л (ЧМ) - 1 шт.;
приемник - ПРМ АСПД-У (ОФМ) - шт.;
передатчик - ПРД АСПД-У (ОФМ) - 1 шт.
Основные функциональные элементы модуля АПД, реализующие алгоритмы работы аппаратуры Т-235-1Л и АСПД-У и осуществляющие модуляцию передаваемых сигналов (биимпульная БИ, частотная модуляция ЧМ, относительная фазовая модуляция ОФМ), размещены в трех программируемых логических интегральных схемах (ПЛИС) модуля ЭМ1, данные конфигурации которых хранятся в двух постоянных запоминающих устройствах ПЗУ этого модуля и автоматически загружаются в ПЛИС при включении питания.
При передаче информации длина поступающей от ЭВМ в блок кодограммы зависит от типа АПД.
АПД типа Т-235-1Л (БИ) и Т-235-1Л (ЧМ) работают с 69-разрядными кодограммами, при этом от ЭВМ поступают 53 бита кодограммы, остальные биты кодограммы при этом формируются кодером передатчика.
Каждая выдаваемая передатчиком ПРД Т-235-1Л (БИ) кодограмма подвергается биимпульсному кодированию.
Единичные элементы каждой выдаваемой ПРД Т-235-1Л (ЧМ) кодограммы преобразуются в частотно модулированные сигналы. Символ «0» передается сигналом частотой 2100 Гц, символ «1» передается сигналом частотой 1300 Гц.
Код операции, номер передатчика, режим работы АПД задаются ЭВМ.
В режиме «односторонний либо одновременный двухсторонний канал» ОК ОДК-1 при отсутствии в буфере ПРД данных на передачу к моменту окончания выдачи текущей кодограммы, ПРД выдает в канал кодограмму «молчание», поддерживая тем самым синхронизацию канала.
В режиме ОК ОДК-2 при отсутствии в буфере данных на передачу к моменту окончания выдачи текущей кодограммы, ПРД прекращает передачу данных в канал, радиостанция переводится в режим приема.
В любом режиме (ОК ОДК-1 и ОК ОДК-2) выключение ПРД и перевод радиостанции в режим приема осуществляется по команде от ЭВМ.
АПД типа АСПД-У работает с 40-разрядными кодограммами, при этом от ЭВМ поступают 36 бит кодограммы, остальные 4 бита кодограммы представляют собой коррекционный код и формируются передатчиком.
Для повышения достоверности передачи информации в ПРД применяется двухразовая передача каждой кодограммы. В приемнике ПРМ происходит поразрядное сравнение каждой последующей кодограммы с предыдущей. При обнаружении ошибок (несовпадении хотя бы одного разряда) в кодограмме в ПРМ фиксируется ошибка.
Возможен режим работы АПД типа АСПД-У с одноразовой передачей каждой кодограммы. В этом случае в ПРМ блокируется сравнение каждой последующей кодограммы с предыдущей. Режим «Одноразовая/двухразовая передача» задается программно ЭВМ.
Сформированная кодограмма по цепям стыка С1-ФЛ или по цепям микрофона МКФ выдается в радиостанцию.
Схемы управления радиостанцией по сигналам, сформированным логическими схемами ПЛИС при необходимости перевода радиостанции в режим передачи, формируют и выдают по цепям ТГ-Ц или ТГ-А низкий уровень сигнала.
При приеме информации от радиостанции по стыку С1-ФЛ в ПРМ Т-235-1Л (БИ) осуществляется демодуляция биимпульсного сигнала. К принятой от радиостанции кодограмме добавляется информация состояния (наличие ошибки, признак шлейфа, вид работы) и полученная кодограмма передается в контроллер RS-232C для выдачи в ЭВМ.
Информация, принимаемая от радиостанции по цепи ТЛФ, после стабилизации амплитуды входных сигналов пропускается через полосовые фильтры, настроенные в ПРМ АСПД-У на несущую частоту 1873 Гц, в ПРМ Т-235-1Л - на частоты стандартного тонального канала (диапазон от 0,3 кГц до 3,4 кГц), затем преобразуется в цифровые сигналы с уровнями ТТЛ-логики и поступает на вход ПЛИС.
В ПЛИС полученный сигнал поступает на узлы приемника аппаратуры АСПД-У и приемника аппаратуры Т-235-1Л (ЧМ).
ПРМ АСПД-У (ОФМ) и ПРМ Т-235-1Л (ТЧ) осуществляют демодуляцию принимаемых от радиостанции частотно модулированных сигналов. После восстановления цифровой последовательности и декодирования принятой кодограммы формируется кодограмма для выдачи в ЭВМ через контроллер RS-232C.
Одновременная работа ПРМ АСПД-У (ОФМ) и ПРМТ-235-1Л (ТЧ) не возможна.
В изделии одновременно может быть включено не больше двух ПРМ и не больше двух ПРД модуля АПД. Конфигурация изделия (типы включенных ПРМ и ПРД, их количество, режимы работы) определяются источниками и потребителями информации, т.е. определяются контуром автоматизированного управления системы, в которой используется изделие. Данные контура автоматизированного управления системы вводятся в ЭВМ «Багет-44» при настройке изделия.
Типы включаемых ПРМ и ПРД модуля АПД блока, режимы их работы в зависимости от типа сопрягаемого изделия приведены ниже в таблице 2.
Таблица 2
Тип сопрягаемого изделия
АПД в Р913
Алгоритм работы АПД
Скорость обмена, бит/с
Режим работы (для Т-235-1Л)
Вид модуляции
ПРД
ПРМ
9С931,9С931-1, 9С932,9С932-1
Т-235-1Л АСПД-У
2400 234;468
ОК-ОДК2
БИОФМ
+-
++
9С911,9С912
Т-235-1Л Т-235-1Л АСПД-У
1200 2400 234;468
ОК-ОДК1 ОК-ОДК1
ЧМБИОФМ
---
+++
9С80-1,9С80М, 9С80М1
Т-235-1Л АСПД-У
1200 234;468
ОК-ОДК1
ЧМОФМ
--
++
9С935,9С935-1
Т-235-1Л
2400
ОК-ОДК2
БИ
+
+
1Л110-2
Т-235-1Л
1200
ОК-ОДК1
ЧМ
+
-
1Л15
АСПД-У
234;468
ОФМ
+
-
ЭВМ в соответствии с заданной конфигурацией изделия через программно доступные регистры модуля АПД управляет режимами работы ПРМ и ПРД (задает скорости обмена, уровни передачи, режим блокировки ошибочных кодограмм, режим шлейфа и т.д.), осуществляет включение необходимых в данной конфигурации системы приемников и передатчиков.
В ПЛИС контроллер RS-232C осуществляет прием от ЭВМ по интерфейсу RS-232C информации и запись ее в буфер ПРД для передачи абоненту, информации для задания режимов работы ПРМ и ПРД модуля АПД, контроль правильности этой информации. При приеме информации от абонентов контроллер RS-232C по готовности информации от ПРМ осуществляет считывание данных из буфера соответствующего ПРМ. При необходимости (при изменении состояния какого-либо ПРМ или ПРД) контроллер RS-232C организует выдачу в ЭВМ содержимого регистра состояния модуля АПД.
Коммутатор ОКС, коммутатор RS-232C предназначены для коммутации речевых сообщений, сигналов управления радиостанциями изделия. Управление коммутаторами осуществляется программно от ЭВМ через программно доступный регистр управления коммутатором оперативно-командной связи ОКС. ЭВМ также осуществляет отображение на экране монитора информации о том, какая радиостанция в данный момент подключена к МТГ, и от какой радиостанции поступает вызов.
Электрорадиоэлементы функциональных узлов блока (контроллер RS-232C, модуль АПД, коммутатор RS-232C, коммутатор ОКС) размещены на платах ЭМ1.
Электропитание узлов блока осуществляется от встроенного модуля вторичного источника питания ЭМ2, который формирует от аккумуляторной батареи 10НМГЦ-2,5, подсоединяемой к блоку, следующие выходные напряжения: 3,3 В, 5 В±0,2 В; 12 В±0,4 В; минус 12 В±0,8 В.
Включение питания блока осуществляется с помощью тумблера ПИТ, расположенного на корпусе блока. При этом в ЭМ2 включаются модули вторичного питания МДМ7,5-1А3,3МУ, МДМ 7,5-1А05МУ и МДМ 7,5-2А1212МУ, формирующие выходные напряжения 3,3 В, 5 В; 12 В; минус 12 В.
ЭМ2 обеспечивает заряд и индикацию состояния подключаемой к блоку аккумуляторной батареи (напряжение 12 ВА): разряжена - UAB=(10,5-11) В; идет заряд АБ. При достижении АБ при заряде напряжения (14,5-15) В индикатор ЗАР гаснет.
Индикаторы состояния АБ РАЗР и ЗАР конструктивно не входят в состав ЭМ2, они расположены на корпусе блока.
Индикатор ИСПР предназначен для индикации состояния блока и должен светиться после включения тумблера ПИТ.
Тумблер «ТК» с положениями «РС»/«КПС» предназначен для разграничения приема ТЧ-сигналов, поступающих в блок от источника РЛИ через радиостанцию РС1 (тумблер находится в положении «PC») или по проводной связи через коробку проводной связи (тумблер находится в положении «КПС»).
Промышленная применимость
Данное техническое решение промышленно реализуемо, обладает необходимыми функциональными характеристиками, массогабаритными параметрами, низким энергопотреблением, компактно, приспособлено к использованию в полевых условиях.