АБОНЕНТСКИЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ БОЕВОЙ МАШИНЫ

Предлагаемая полезная модель относится к аппаратуре коммутации абонентских комплектов и может использоваться в системах внутренней телефонной связи.
Известен способ и система для обработки телефонных вызовов с участием двух цифровых беспроводных абонентских устройств, исключающее двойное кодирование речевых сигналов (заявка №98107812/09), недостатком которого является невысокий уровень функциональных возможностей.
Известен так же абонентский терминал связи (заявка №98109147/09), недостатком которого является невысокий уровень функциональных возможностей.
Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемому является квазиэлектронная автоматическая телефонная станция (АТС), описанная в книге («Автоматические системы коммутации», под ред. О.Н.Ивановой, Москва, изд. «Связь», 1978 г., стр.451-455), принятая за прототип.
Схема устройства-прототипа приведена на фиг.1, где обозначено:
1.1-1.n - с 1-го по n-й абонентский комплект;
3 - коммутационная система;
4 - комплекс громкоговорящей связи (КГСв);
6 - комплекс радиосвязи (КРСв);
7 - комплект входящих соединительных линий (КВСЛ);
8 - комплект служебный абонентский (КСА);
9 - комплект исходящих соединительных линий (КИСЛ);
10 - комплект шнуровой абонентский (КША);
11 - комплект набора номеров (КНН);
12 - диктофон.
Устройство-прототип содержит n абонентских комплектов 1.1-1.n, первые выходы-входы которых соединены с соответствующими входами- выходами коммутационной системы 3, при этом вторые выходы-входы абонентских комплектов 1.1 соединены между собой и подсоединены к соответствующему входу-выходу коммутационной системы 3, при этом входы-выходы абонентских комплектов 1.1 являются соответствующими входами-выходами устройства-прототипа. Кроме того, выходы-входы коммутационной системы 3 соединены с входами-выходами диктофона 12, комплекса радиосвязи 6, комплекта служебного абонентского 8 и комплекта набора номеров 11 соответственно. Первый, второй и третий выходы коммутационной системы 3 соединены с первыми входами комплекса громкоговорящей связи 4, комплекта исходящих соединительных линий 9 и шнурового абонентского комплекта 10 соответственно. Вторые входы диктофона 12, комплекса радиосвязи 6, комплекса громкоговорящей связи 4, комплекта входящих соединительных линий 7, комплекта служебного абонентского 8, комплекта исходящих соединительных линий 9, шнурового абонентского комплекта 10 и комплекта набора номеров 11 соединены между собой и подключены к соответствующему входу коммутационной системы 3. Выходы комплекта входящих соединительных линий 7 и шнурового абонентского комплекта 10 соединены с соответствующими входами коммутационной системы 3. Причем выходы-входы диктофона 12, комплекса радиосвязи 6, комплекта служебного абонентского 8 и шнурового абонентского комплекта 10 являются соответствующими выходами-входами устройства-прототипа. Выход комплекта исходящих соединительных линий 9 является соответствующим выходом устройства, а вход входящих соединительных линий 7 - соответствующим входом.
Функционирует устройство-прототип следующим образом.
Коммутационная система 3 предназначена для установления соединений между линиями или каналами, подключенными к ее входам и выходам. Комплекты, включенные в коммутационную систему 3 (на фиг.1 не показаны), предназначены для передачи и приема управляющих и линейных сигналов. Комплекты подразделяются на абонентские 1.1-1.n, связанные через абонентскую линию с телефонным аппаратом абонента, служебные 8; шнуровые 10 и комплект набора номеров 11. К входам и выходам коммутационной системы 3 подключаются также диктофон 12, комплекс радиосвязи 6, комплекс громкоговорящей связи 4, комплект входящих соединительных линий 7, комплект исходящих соединительных линий 9.
Недостатками устройства-прототипа являются значительные весовые и габаритные характеристики, а также невысокая достоверность передачи речевой информации в условиях наличия паразитных электромагнитных наводок.
Задача - улучшение технических характеристик устройства.
Для решения поставленной задачи в устройство, содержащее пять абонентских комплектов, входы-выходы которых являются соответствующими входами-выходами устройства, а также модуль коммутатора, выход которого подключен к комплексу громкоговорящей связи, выходы-входы с третьего по пятый абонентских комплектов соединены с соответствующими входами-выходами модуля коммутатора, который имеет первый, второй и шестой входы-выходы, два входа и шесть выходов-входов, согласно полезной модели, введены первый и второй пульты, первые выходы-входы которых соединены с соответствующими входами-выходами модуля коммутатора, шестой вход-выход которого соединен с объединенными вторыми выходами-входами пультов, входы-выходы которых соединены с выходами-входами соответствующих абонентских комплектов; а также устройство защиты, вход-выход которого подсоединен к пятому выходу-входу модуля коммутатора, а выход-вход устройства защиты является пятым выходом-входом устройства, при этом шестой выход-вход модуля коммутатора является шестым выходом-входом устройства.
Структурная схема предлагаемого абонентского комплекса приведена на фиг.2, где обозначено:
1.1-1.5 - с первого по пятый абонентские комплекты;
2.1, 2.2 - первый и второй пульты;
3 - модуль коммутатора;
4 - комплекс громкоговорящей связи;
5 - устройство защиты (УЗ).
Предлагаемое устройство содержит 5 абонентских комплектов 1.1-1.5, выходы-входы первого и второго соединены соответственно с входами-выходами первого 2.1 и второго 2.2 пультов. Выходы-входы абонентских комплектов 1.1, начиная с третьего и заканчивая пятым, соединены с соответствующими входами-выходами модуля коммутатора 3. Первые выходы-входы первого 2.1 и второго 2.2 пультов подсоединены к первому и второму входам-выходам модуля коммутатора 3 соответственно. Вторые выходы-входы первого 2.1 и второго 2.2 пультов соединены с шестым входом-выходом модуля коммутатора 3, выход которого соединен с входом КГСв 4, а пятый выход-вход соединен с устройством защиты 5. Выход-вход устройства защиты 5 является пятым выходом-входом устройства для соединения с внешним телефонным аппаратом (ТЛФ). Кроме того, первый вход модуля коммутатора 3 является первым входом для подсоединения внешних устройств первого типа, а второй вход - вторым входом для подключения внешних устройств второго типа. С первого по четвертый выходы-входы модуля коммутатора 3 являются соответствующими выходами-входами устройства для соединения с комплексом радиосвязи, при этом шестой выход-вход модуля коммутатора 3 является выходом-входом устройства для соединения с мультиплексным каналом обмена (МКО). Входы-выходы с первого по пятый абонентских комплектов 1.1 являются входами-выходами предлагаемого устройства.
Все абонентские комплекты 1.1-1.5, входящие в состав абонентского комплекса, выполнены аналогично.
Структурная схема абонентского комплекта 1.1 приведена на фиг.3, где обозначено:
1.1.1 - гарнитура;
1.1.2 - модуль нагрудных переключателей (МНП).
Абонентский комплект 1.1 состоит из гарнитуры 1.1.1 и МНП 1.1.2, выход-вход которого является выходом-входом абонентского комплекта 1.1, выход МНП 1.1.2 соединен с входом гарнитуры 1.1.1, вход МНП 1.1.2 соединен с выходом гарнитуры 1.1.1, вход-выход гарнитуры 1.1.1 является входом-выходом абонентского комплекта 1.1.
Структурная схема МНП 1.1.2 приведена на фиг.4, где обозначено:
1.1.2.1 - первый усилитель;
1.1.2.2 - второй усилитель;
1.1.2.3 - кодек;
1.1.2.4 - модем.
МНП 1.1.2 содержит первый 1.1.2.1 и второй 1.1.2.2 усилители, последовательно соединенные кодек 1.1.2.3 и модем 1.1.2.4, выход-вход которого является выходом-входом МНП 1.1.2. Причем вход кодека 1.1.2.3 соединен с выходом первого усилителя 1.1.2.1, вход которого является входом МНП 1.1.2, вход второго усилителя 1.1.2.2 соединен с выходом кодека 1.1.2.3, выход второго усилителя 1.1.2.2, является выходом МНП 1.1.2.
Первый 2.1 и второй 2.2 пульты выполнены аналогично.
Структурная схема пульта 2.1 приведена на фиг.5, где обозначено:
2.1.1 - клавиатура матричная 4*5 с единичными индикаторами;
2.1.2 - ПЛИС;
2.1.3 - буфер последовательного порта RS485 (БПП);
2.1.4 - индикатор 2*20 (2 строки по 20 символов).
Пульт 2.1 состоит из последовательно соединенных клавиатуры матричной 2.1.1, ПЛИС 2.1.2 и БПП 2.1.3, а также индикатора 2.1.4, выход-вход которого соединен со вторым входом-выходом ПЛИС 2.1.2. При этом выход-вход буфера последовательного порта 2.1.3 является первым выходом-входом пульта 2.1, разъем входа-выхода пульта 2.1 соединен с разъемом второго выхода-входа пульта 2.1.
На фиг.6 приведена схема модуля коммутатора 3, где обозначено:
3.1-3.9 - с первого по девятый модемы;
3.10, 3.14, 3.15, 3.16 - с первого по четвертый буферы последовательных портов (БПП);
3.11 - программируемая логическая интегральная схема (ПЛИС);
3.12 - коммутатор;
3.13 - контроллер;
3.17, 3.19, 3.21, 3.23, 3.25, 3.27 - с первого по шестой кодеки;
3.18, 3.20, 3.22, 3.24, 3.26, 3.28 - с первого по шестой усилители низкой частоты (УНЧ);
3.29, 3.31 - первый и второй вокодеры;
3.30 - модуль сопряжения с мультиплексным каналом обмена (МКО).
Модуль коммутатора 3 содержит модемы 3.1-3.9, входы которых соединены с первой сигнальной шиной, а их выходы соединены со второй сигнальной шиной, входы-выходы модемов с первого по пятый 3.1-3.5 являются соответственно входами-выходами модуля коммутатора 3. Входы кодеков с первого по третий 3.17, 3.19, 3.21 и шестого кодека 3.27 соединены с первой сигнальной шиной, выходы первого 3.17 кодеков, второго 3.19 и с четвертого по шестой 3.23, 3.25, 3.27 кодеки соединены со второй сигнальной шиной. Кроме того, выходы-входы первого 3.17, второго 3.19 и шестого 3.27 кодеков соединены с входами-выходами соответствующих УНЧ 3.18, 3.20, 3.28. Выход третьего кодека 3.21 соединен с входом третьего УНЧ 3.22. Входы четвертого 3.23 и пятого 3.25 кодеков подсоединены к выходам четвертого 3.24 и пятого 3.26 УНЧ соответственно. Выход-вход модуля сопряжения с МКО 3.30 соединен с входами-выходами первого 3.29 и второго 3.31 вокодеров, выходы которых соединены со второй сигнальной шиной, а их входы - с первой сигнальной шиной. Выходы-входы контроллера 3.13 соединены соответственно с входами-выходами первого 3.10, второго 3.14, третьего 3.15 и четвертого 3.16 БПП, коммутатора 3.12 и ПЛИС 3.11, выход которой соединен со второй сигнальной шиной, а вход - с первой сигнальной шиной. Вход коммутатора 3.12 соединен со второй сигнальной шиной, а его выход - с первой сигнальной шиной. При этом выходы-входы второго 3.14, четвертого 3.16 БПП, первого 3.18 и второго 3.20 УНЧ являются соответственно первым, вторым, третьим и четвертым выходами-входами модуля коммутатора 3 для подключения комплекса радиосвязи. Выход-вход третьего БПП 3.15 является шестым входом-выходом модуля коммутатора 3. Выход третьего УНЧ 3.22 является выходом модуля коммутатора 3. Входы четвертого 3.24 и пятого 3.26 УНЧ являются соответственно первым и вторым входами модуля коммутатора 3. Выход-вход УНЧ 3.28 является пятым выходом-входом модуля коммутатора 3. Выход-вход модуля сопряжения с МКО 3.30 является шестым выходом-входом модуля коммутатора 3.
На фиг.7 приведена электрическая принципиальная схема устройства защиты 5, где обозначено:
F1 - разрядник (Р-94 АГСР.433210.006ТУ);
L1, L2 - первый и второй дроссели (ДМ-1,2-30+5%В «Н» ЦКСН.671342.001ТУ);
VD1-VD6 - с первого по шестой ограничители напряжений (2С517Г аА0.339.665ТУ);
X1, Х3 - первый и второй разъемы (вилка ОНЦ-БС-1-4/10-В1-1В бР0.364.030ТУ).
Устройство зашиты 5 состоит из платы, размещаемой в корпусе. На плате размещается схема защиты, состоящая из разрядника Р-94, малоемкостных ограничителей напряжения 2С517Г и дросселей ДМ-1,2-30±5%-В. Вход-выход второго разъема Х3 является входом-выходом устройства защиты 5. Выход-вход первого разъема X1 является выходом-входом устройства защиты 5.
л
Устройство защиты 5 предназначено для защиты аппаратуры проводных линий связи (одной двухпроводной линии) от импульсных напряжений и токов, возникающих в проводных линиях при внешних электромагнитных воздействиях искусственного и естественного происхождения с максимальным уровнем наведенных импульсных напряжений относительно корпуса - не более 40 кВ (с длительностью фронта 5 мкс), токов - не более 5 кА (длительностью 20 мкс), в цепи «жила-жила», нагруженной на волновое сопротивление линии Z - не более 2.5 кВ.
Ослабление рабочего сигнала устройством защиты 5 в диапазоне частот от 0,3 до 3,4 кГц на нагрузке 150 Ом - не более 1 дБ. Уровень ограничения постоянного напряжения устройством защиты 5 - от 64,2 В до 86,9 В.
Ограничение импульсных перенапряжений осуществляется разрядником F1 (первая ступень защиты) и полупроводниковыми ограничителями VD1÷VD6 (вторая ступень защиты). Дроссели L1 и L2 обеспечивают развязку между первой и второй ступенью защиты.
При поступлении на вход блока волны перенапряжения происходит пробой разрядных промежутков разрядника F1, в результате чего сопротивление разрядника изменяется от десятков МОм до долей Ом, и напряжение падает до величины ~40-50 В.
Из-за асимметрии линии, а также некоторого различия характеристик разрядных промежутков, их срабатывание происходит не одновременно, и за счет этого возникают импульсные напряжения в цепи «жила-жила» и «жила-корпус», ограничение которых на допустимых для аппаратуры уровнях обеспечивается второй ступенью защиты - VD1÷VD6.
Предлагаемое устройство работает следующим образом.
Абонентский комплекс представляет собой усилительно-коммутационное устройство, обеспечивающее всех абонентов объекта внутренней связью и выход каждого из абонентов на внешние средства связи: средства радиосвязи (КРСВ), средства внутрикомплексной связи (ВКС) и внешний телефонный аппарат. При этом осуществляется циркулярная и избирательная связь с внешними абонентами. Кроме того, устройство обеспечивает транслирование любых сигналов, поступающих к абоненту от радиостанции, на громкоговоритель 4.
Первый 2.1 и второй 2.2 пульты предназначены для обеспечения управления и индикации режимов связи; модуль коммутатора 3 - для коммутации речевых потоков; модуль громкоговорителя 4 - для трансляции переговоров; модули нагрудных переключателей 1.1.2 - для подключения электроакустических устройств (гарнитуры, микрофонов и т.д.) к модулю коммутатора 3 и управления выбором режимов приемопередачи при работе с внешними средствами связи, а также выбором режима «принудительный циркуляр».
Абонентский комплекс обеспечивает следующие режимы связи:
- внутреннюю двустороннюю телефонную связь между абонентами с прослушиванием собственной речи;
- внутреннюю циркулярную связь с прослушиванием собственной речи с переключением абонентов в режим «внутренняя связь» независимо от выбранных ими ранее режимов работы («принудительный циркуляр») и автоматическим возвратом в выбранные режимы связи по окончании действия режима «принудительный циркуляр»;
- внешнюю циркулярную связь с использованием радиостанции или ВКС;
- внешнюю адресную связь с использованием радиостанции или ВКС;
- внешнюю связь с использованием ТЛФ;
- прием сигналов от аппаратуры передачи служебных сообщений через первый и второй входы устройства;
- выход на внешние средства связи - РСв, ВКС (МКО) и ТЛФ;
- посылку избирательного вызова внешним абонентам по РСв и ВКС;
- посылку циркулярного вызова внешним абонентам по РСв и ВКС;
- посылку вызова внешнему абоненту на телефонный аппарат;
- световую индикацию поступающих вызовов по внешним средствам связи с возможностью контроля номера вызывающего абонента;
- транслирование любых сигналов, прослушиваемых абонентом по радио, ВКС или ТЛФ, на громкоговоритель 4.
Сигнал от электроакустических устройств поступает на вход усилителя 1.1.2.1 модуля нагрудного переключателя 1.1.2, который имеет автоматически регулируемый коэффициент усиления в диапазоне частот от 300 до 3400 Гц. После чего сигнал преобразуется в цифровую форму и поступает в модуль коммутатора 3, где коммутация устройств осуществляется таким образом, что сигнал поступает на один из комплексов связи (направление связи), либо в сеть внутренней связи. С выхода усилителя 1.1.2.1 сигнал подается на кодек 1.1.2.3, который преобразует поступающий аналоговый сигнал в цифровой вид в формате импульсно-кодовой модуляции 64 (ИКМ 64), после чего сигнал подается на цифровой модем 1.1.2.4, который обеспечивает кодирование, модуляцию и передачу речевого сигнала в цифровом виде по витой паре на модуль коммутатора 3 через соответствующие первый 2.1 или второй 2.2 пульты.
В модуле коммутатора 3 сигнал подается на соответствующий с первого по пятый 3.1-3.5 цифровой модем, где выполняется демодуляция и декодирование сигнала. С выхода модемов с первого по пятый 3.1-3.5 в заранее определенное временное окно сигнал в формате ИКМ 64 попадает на вторую сигнальную шину модуля коммутатора 3. Под управлением контроллера 3.13 коммутатор 3.12 осуществляет коммутацию сигналов, поступающих от нагрудных переключателей 1.1.2 во временные окна соответствующие выбранным абонентами направлениям связи. С модуля коммутатора 3 сигнал поступает на выходы-входы модулей нагрудных переключателей 1.1.2 абонентских комплектов 1.1. Сигнал, поступивший на выход-вход абонентского комплекта 1.1, поступает на выход-вход модема 1.1.2.4, который обеспечивает демодуляцию и декодирование сигнала. С цифрового модема 1.1.2.4 сигнал в формате ИКМ 64 подается на кодек 1.1.2.3, который обеспечивает преобразование цифрового сигнала в аналоговую форму. С выхода кодека 1.1.2.3 сигнал поступает на вход усилителя 1.1.2.2, который обеспечивает усиление сигнала. С выхода усилителя 1.1.2.2 МНП 1.1.2 сигнал подается на гарнитуру 1.1.1 (электроакустическое устройство), входящее в состав абонентского комплекта 1.1.
Коммутатор 3.12 работает под управлением контроллера 3.13, причем управление осуществляется по параллельной шине управления. Коммутатор 3 передает и принимает цифровую информацию в формате ИКМ 64 по первой и второй сигнальным шинам.
В режиме внутренней связи сигналы от микрофонов соответствующих абонентов поступают в модуль коммутатора 3, где под управлением контроллера 3.13 осуществляется микширование сигналов, поступающих от всех абонентов и сигналов, поступающих от внешних устройств первого типа (например, от аппаратуры ГО-27 (прибор оповещения)) и второго типа (например, устройства бортового управления системой автоматики (БУ СА)). Микшированный сигнал поступает на входы-выходы коммутатора 3 для всех абонентов, работающих в настоящий момент во внутренней сети. Информация от всех направлений связи передается по второй сигнальной шине в последовательном виде в соответствующие временные окна. За каждым направлением связи закреплено отдельное окно. Под управлением контроллера 3.13 коммутатор 3 может переслать информацию из любого временного окна входящего потока в любое временное окно исходящего потока. Так же коммутатор 3 обеспечивает параллельное подключение нескольких телефонных каналов в режиме микширования, позволяющем осуществлять одновременный обмен речевой информацией между несколькими абонентами.
В режиме радиосвязи под управлением контроллера 3.13 сигнал абонента коммутируется во временное окно, предназначенное для работы с аппаратурой РСв. После чего цифровой сигнал в кодекс 3.17 преобразуется в аналоговую форму, чтобы в дальнейшем он мог быть передан в аппаратуру РСв. Речевой сигнал от аппаратуры РСв поступает в модуль коммутатора 3 - на кодек 3.17. Принятый сигнал в кодекс 3.17 преобразуется из аналоговой формы в формат ИКМ 64. С выхода кодека 3.17 сигнал поступает на вторую сигнальную шину коммутатора 3 в заранее определенное временное окно.
В режиме внутрикомплексной связи (ВКС) под управлением контроллера 3.13 сигнал абонента коммутируется во временное окно, предназначенное для работы с аппаратурой ВКС. После чего цифровой сигнал в вокодерах 3.29, 3.31 преобразуется в сжатый цифровой поток и передается через модуль сопряжения с МКО 3.30 в аппаратуру ВКС. Речевой сигнал от аппаратуры ВКС поступает в модуль коммутатора 3 - в модуль сопряжения с МКО 3.30, с выхода которого поступает на вокодеры 3.29, 3.31. Речевой сигнал в первом и втором вокодерах 3.29, 3.31 преобразуется из сжатого цифрового потока в сигнал формата ИКМ 64. С выхода первого и второго вокодеров 3.29, 3.31 сигнал поступает на вторую сигнальную шину коммутатора 3 в заранее определенное временное окно.
В режиме телефонной связи под управлением контроллера 3.13 сигнал абонента коммутируется во временное окно, предназначенное для работы с ТЛФ. После чего цифровой сигнал в кодекс 3.27 преобразуется в аналоговую форму и передается на УЗ 5, с выхода которого сигнал поступает на ТЛФ. Речевой сигнал от ТЛФ через УЗ 5 поступает в модуль коммутатора 3 - на УНЧ 3.28, который осуществляет усиление принятого сигнала. С выхода УНЧ 3.28 усиленный сигнал подается на вход кодека 3.27. В кодекс 3.27 сигнал преобразуется из аналоговой формы в формат ИКМ 64 и передается на вторую сигнальную шину коммутатора 3 в заранее определенное временное окно.
Буферы 3.10, 3.14, 3.16 - являются буферами последовательного порта (БПП) типа RS232, буфер 3.15 является БПП типа RS485.
Модуль коммутатора 3 является многофункциональным устройством, позволяющим реализовать большое количество функциональных возможностей. В предлагаемом устройстве - абонентском комплексе для боевой машины - модуль коммутатора 3 используется без изменения его конструкции, программное обеспечение позволяет путем задания конфигурации (используемых функциональных возможностей) использовать только необходимые функциональные возможности и, соответственно, выходные сигналы модуля коммутатора 3.
В пультах 2.1 и 2.2 используется кнопочная клавиатура, представляющая собой матрицу 4*5.
Индикационное табло пультов 2.1 и 2.2 предназначено для отображения информации о состоянии и режимах функционирования абонентского комплекса.
МНП 1.1.2 реализованы на микросхеме цифрового абонентского интерфейса МТ9172 и кодеках МТ9162 фирмы Zarlink.
Пульты 2.1 и 2.2 реализованы на ПЛИС фирмы Xilinx XC2V250-4CS144I.
Модемы с первого по девятый 3.1-3.9 реализованы на микросхеме цифрового абонентского интерфейса МТ9172.
ПЛИС 3.7 реализована на микросхеме XC3S400-4PQ208I фирмы Xilinx.
Коммутатор 3.12 реализован на микросхеме MT90812AL фирмы Zarlink.
Контроллер 3.13 реализован на микросхеме AT91RM9200 фирмы Atmel.
БПП 3.10, 3.14, 3.15, 3.16 реализованы на микросхеме МАХ3160 фирмы Maxim.
Кодеки 3.17, 3.19, 3.21, 3.23, 3.25, 3.27 - реализованы на микросхеме МТ9162 фирмы Zarlink.
УНЧ 3.18, 3.20, 3.22, 3.24, 3.26, 3.28 реализованы на микросхеме OP467GS фирмы Analog Devices.
Вокодеры 3.29, 3.31 реализованы на микросхеме АМВЕ2000 фирмы DVSI.
Модуль сопряжения с МКО 3.30 реализован на микросборке ВА996.
Данная элементная база обладает минимальными весовыми и габаритными характеристиками и минимальным энергопотреблением.
Таким образом, по сравнению с прототипом, предлагаемый абонентский комплекс обеспечивает более высокую надежность, меньшие весовые и габаритные характеристики, меньшую вероятность ошибок, а также более высокую степень защиты от паразитных электромагнитных наводок.