Сравнительный анализ радиостанций РС-46МЦ Ижевского радиозавода и РС-46М Владимирского завода

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Сравнительный анализ радиостанций

РС-46МЦ Ижевского радиозавода

и РС-46М Владимирского  завода.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 Сравнение  структур радиостанций.

 

1.1 Структура  радиостанции РС-46М.

Упрощенная структурная  схема радиостанции РС-46М производства Владимирского завода «Электросигнал» представлена на рисунке 1.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 1

 

Станция представляет собой  аналоговый коммутатор, работающий под  управлением цифрового автомата.

 

Состав аналогового  коммутатора:

• адаптер проводного канала (АПК),
• адаптер пультов управления (АПУ),
• адаптер приемопередатчика (АПП),
• адаптер телеуправления-телесигнализации (АТУ)

Назначение  аналогового коммутатора:

• аналоговая обработка тональных и речевых сигналов (согласование  по уровням, фильтрация, выделение управляющих команд),
• коммутация аналоговых сигналов между адаптерами
• организация группового канала методом аналогового суммирования сигналов

 

Состав цифрового  автомата:

• приемник-генератор сигналов (ПГС)
• микропроцессорный комплект (МПК)

Назначение цифрового автомата:

• распознавание и формирование тональных команд при работе с распорядительной станцией,
• управление режимами работы аналогового коммутатора

 

Краткое описание функционирования станции:

Аналоговые тональные  и речевые сигналы поступают  на соответствующие адаптеры: адаптер проводного канала (АПК), адаптер пультов управления (АПУ), адаптер приемопередатчика (АПП), адаптер телеуправления-телесигнализации (АТУ), где производится их обработка (согласование по уровням, фильтрация, выделение управляющих команд). Распознавание и формирование тональных команд при работе с распорядительной станцией осуществляется цифровым способом приемником-генератором сигналов (ПГС), для чего в составе ПГС имеется аналого-цифровой и цифро-аналоговый преобразователи.

Управление режимами работы осуществляет плата микропроцессорного комплекта (МПК), которая анализирует выделенные адаптерами и ПГС управляющие сигналы и формирует команды на соединение двух адаптеров между собой. На входах адаптеров установлены аналоговые мультиплексоры. Через выбранный канал  мультиплексора сигнал от одного адаптера поступает на другой и дальше после соответствующего согласования и фильтрации подается в линию связи. При необходимости организуется групповой канал, для чего на соответствующем адаптере производится аналоговое суммирование сигналов от нескольких источников.

 

1.2 Структура  радиостанции РС-46МЦ.

Упрощенная структурная  схема радиостанции РС-46МЦ разработки ОАО «Ижевский радиозавод» представлена на рисунке 2.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Станция представляет собой цифровой пространственно-временной коммутатор с цифровым управлением.

 

Состав аналоговой части станции:

• аналоговые интерфейсы адаптеров АПК, АПУ, АСК, АМФ, АПП

Назначение  аналоговой части:

• осуществление согласованного стыка с внешними аналоговыми сигналами (согласование по уровням, фильтрация, выделение управляющих команд).

 

Состав цифрового пространственно-временного коммутатора с цифровым управлением:

• цифровые адаптеры АПК, АПУ, АСК, АМФ, АПП
• цифровая коммутационная матрица
• центральный процессор
• цифровой сигнальный процессор

Назначение цифрового  пространственно-временного коммутатора  с цифровым управлением:

• преобразование нормализованных аналоговых сигналов в последовательный цифровой код
• объединение цифровых сигналов поканально в общую шину
• выделение управляющих команд
• коммутация цифровых сигналов между адаптерами
• организация группового канала методом цифрового суммирования сигналов

Краткое описание функционирования станции:

Аналоговые тональные  и речевые сигналы поступают  на соответствующие адаптеры (название адаптеров аналогично РС46М, однако их функции и структура отличаются от РС46М), где производится их обработка: согласование по уровням, фильтрация, выделение управляющих команд и преобразование в цифровой последовательный код (ИКМ). Распределенные во времени цифровые отсчеты аналоговых сигналов, поканально объединяются общей шиной и передаются  на плату цифрового коммутатора (ЦК-8) в коммутационную матрицу. Цифровой сигнальный процессор (ЦСП) анализирует информацию в каналах, и при появлении управляющих команд информирует центральный процессор, который дает команду коммутационной матрице на организацию соединения двух адаптеров. Цифровые отсчеты от одного адаптера поступают на другой, где преобразуются в аналоговый сигнал, согласовываются по уровню и передаются в линию связи. При необходимости организации группового канала ЦСП производит цифровое суммирование отсчетов нескольких адаптеров.

Замена ячейки АПК  на АЦК позволяет подключать радиостанцию РС-46МЦ непосредственно к цифровому каналу.

 

1.3 Выводы.

Недостатки аналоговой структуры РС-46М:

• аналоговая обработка сигналов со всеми присущими ей недостатками (погрешности, шумы, производительность и т.д.)
• жесткие алгоритмы обработки сигналов, определяемые схемотехническими решениями
• невозможность сопряжения с цифровым приемопередатчиком
• невозможность работы с цифровым каналом связи

Достоинства цифровой структуры  РС-46МЦ:

• цифровая обработка сигналов со всеми присущими ей достоинствами: (пониженные погрешности и шумы, высокая производительность и т.д.)
• гибкие  алгоритмы обработки сигналов, определяемые программным обеспечением а не схемотехническими решениями
• возможность сопряжения станции с цифровым приемопередатчиком
• непосредственная работа с цифровым каналом связи

 

2 Сравнение приемопередатчиков УПП-1 Ижевского радиозавода с УПП-1МВ Владимирского завода.

 

В таблице приведены  некоторые основные отличия УПП-1(РС-46МЦ) от УПП-1МВ (РС-46М):

Отличия	Преимущества  решения
1. В структуре приемопередатчика  отсутствует вторичный  преобразователь напряжения, схема питания построена на использовании напряжений первичных преобразователей основного модуля электропитания	Повысился КПД источника  питания станции
2. В выходном каскаде  передатчика вместо согласующих  трансформаторов применена комбинация Г и П контуров	Повысился  КПД выходного  каскада и уменьшился уровень  побочных излучений на  20 дБ
3. В выходном каскаде  использован  серийно выпускаемый  транзистор меньшей стоимости  и с улучшенными характеристиками	Повысилась надежность выходного каскада при рассогласовании с АФУ (с учетом п.2)
4. Узел переключения  режимов прием/передача построен  на низковольтной элементной  базе (5 В)	Отпала необходимость  в повышающем преобразователе на 60 В.
5. Схема автоматической  регулировки мощности (АРМ) управляет непосредственно выходной мощностью выходного каскада	Повысилась устойчивость работы усилителя мощности при рассогласовании  АФУ. Повысился КПД выходного  каскада
6. Для тракта приема  и передачи применен единый  синтезатор частоты	Используется совместно для трактов передатчика и приемника
7. Входной смеситель  приемника, реализован на  двухзатворном  полевом транзисторе	Повысился запас параметра  по интермодуляционной избирательности.
8. Подавитель импульсных  помех (ПИП) включен перед смесителем	Позволило выполнить требования ТЗ с гарантированным технологическим запасом. Повысилась эффективность работы ПИП
9. Изменен принцип  формирования напряжения регистрации	Улучшилась стабильность линейности напряжения регистрации
10. Применена принципиально  другая схема подавителя шума, основанная на параллельном анализе сигналов двух цепей – шума и напряжения регистрации,	Повысилась устойчивость работы приемника, особенно при малых  сигналах.
11. Изменена схема АРУ  в модуляторе передатчика	Увеличился динамический диапазон АРУ,  увеличилась стабильность ограничения максимальной девиации частоты при работе в эфире
12. Применены высококачественные  полосовые фильтры фирм Морион  и Murata в тракте основной селекции приемного тракта	Значительно улучшилась избирательность по соседнему каналу.   Обеспечена стабильность параметра при серийном производстве.
13. Отсутствует промежуточный  врубной ВЧ соединитель	Применено прямое включение. Повысилась надежность соединения УПП  и АФУ и повысилась  технологичность  производства за счет исключения нестандартного изделия.
14. Применен последовательный  цифровой канал управления работой  УПП	Повысилась гибкость управления УПП за счет использования  программного управления УПП. Значительно  снизилось количество цепей между  станцией и УПП для контроля и управления.
15. Использована технология  поверхностного монтажа элементов	Повысилась надежность УПП и стабильность его параметров, значительно повысилась технологичность  производства
16. Приемопередатчик выполнен  на двух платах: плата приемника/передатчика и плата усилителя мощности	Уменьшились массогабаритные  показатели в 1.5 раза

 

 

3 Особенности интерфейса  проводного канала радиостанции  РС-46МЦ.

 

Некоторые основные отличия  интерфейса проводного канала приведены  в таблице.

Отличия	Преимущества решения
1. Использована схема  универсального стыка	Появилась возможность  работать в 2 и 4 проводных линиях связи  без замены модулей.
2. Применена схема  цифрового автоматического регулятора  усиления, реализованная по компандерному  принципу	Имеет более качественные шумовые характеристики при малых сигналах, чем в схеме с классическим аналоговым АРУ.
3. Имеется возможность  отключения схемы АРУ	Расширение функциональных возможностей использования интерфейса проводного канала

4 Отличие пульта управления ПУС радиостанции РС-46МЦ от РС-46М.

 

Отличия	Преимущества  решения
Используется тональное  2-х частотное управление ( в отличие  от токового в ПУС РС-46М)	1. Появилась возможность  передачи команд управления по  каналам систем уплотнения. 2. Значительно повысилась надежность передачи команд. 3. Значительно увеличилась  дальность дистанционного выноса  пульта управления 4. Повысилась надежность  пультов за счет исключения  внешних высоковольтных цепей  управления

 

 

 

5 Особенности программного  обеспечения РС-46МЦ.

 

Поскольку структура  радиостанций ( см. раздел 1) отличается кардинальным образом, то в целом  судить об отличиях программного обеспечения  одной станции от другой будет  некорректно. В той и другой станции  имеется схема анализа и выделения  команд управления радиостанцией. Рассмотрим отличия алгоритмов работы программного обеспечения на примере функционирования этих цифровых решающих устройств.

 

Отличия сравнимых характеристик  приведены в таблице

Характеристики	Тип станции
	РС-46М	РС-46МЦ
1. Алгоритм работы цифрового сигнального процессора	Классический алгоритм ШОУ	модифицированный алгоритм ШОУ с последующей корреляционной обработкой
2. Количество точек  цифрового фильтра	Не более 150	1024
3. Полоса цифрового  фильтра	Не менее +- 100 Гц	+- 10 Гц

 

Использование оригинального  программного обеспечения с последующей корреляционной обработкой спектральной составляющей сигнала совместно с оптимальным схемотехническим решением позволило значительно повысить достоверность выделения команд в самых неблагоприятных шумовых условиях проводного канала.

 

Краткое описание функционирования схем анализа и выделения команд управления радиостанций

1 В радиостанции  РС-46М реализован следующий принцип анализа – ЦСП, работающий на F= 5 МГц, осуществляет предфильтрацию анализируемого сигнала, усиливает и ограничивает (широко известная в теории оптимального обнаружения схема ШОУ), а затем фильтрует по 5 основным частотам. Затем из полученного частотного распределения, в зависимости от временного распределения формируется номер полученной посылки.

Данный алгоритм и  его конкретная программно-схемотехническая реализация имеет следующие ограничения:

 использование ЦСП  с низкой тактовой частотой  привело к малому количеству  доступных команд за время  прихода одной посылки (к примеру, команда ПРИЕМ – 200 мс). Простой подсчет показывает, что за время 200 мс процессор успеет выполнить не более 500 000 команд. Взяв частоту дискретизации 8 кГц, за 200 мс получим 1600 отсчетов. Отсюда следует, что число команд за прошедших за один отсчет АЦП = 312. Соответственно фильтр, работающий по ДПФ, будет иметь не более 150 точек. Поэтому полоса пропускания данного фильтра получается широкой.

2 В радиостанции РС-46МЦ был применен модифицированный алгоритм ШОУ с последующей корреляционной обработкой на базе более производительного процессора. Для обеспечения запаса по командам  использован  ЦСП на 22 млн. тактов в секунду с параллельным выполнением до 8 операций за такт, со встроенным 13 разрядным АЦП. В результате удалось получить большой запас по командам за один отсчет АЦП (2750 команд), что позволило реализовать фильтры на 1024 точек с полосой +-10 Гц.

Данный алгоритм проверен на максимальную производительность в  наихудших сочетаниях входных воздействий  на матмоделе в MATCAD и подтвержден испытаниями на радиостации. 

 

 

6 Отличительные  характеристики.

 

Наиболее характерные  отличительные параметры приведены  в таблице.

Характеристики	Тип станции
	43РТС	РС-46М	РС-46МЦ
1. Мощность передатчика,  Вт	10 ± 2	12 ± 2	12 ± 2
3.     Чувствительность  приемника, мкВ диапазон ГМВ диапазон МВ   Напряжение питания, В основного источника питания резервного источника питания   Потребляемая мощность от сети 220В, 50Гц, Вт, не более в режиме приема в режиме передачи   Габаритные размеры (длина, ширина, высота) мм   Масса, кг, не более   Возможность работы в аналоговых линейных сетях связи   Возможность работы в цифровых сетях   Количество пультов управления станционного диспетчера (ПУС)   Возможность удаленного подключения ПУС по аналоговым физическим линиям связи   Возможность удаленного подключения ПУС по каналам цифровых систем передачи   Количество ТЭЗ базового блока   Внутренняя архитектура базового блока	50                   120   280х660x880     75   есть     нет   1     есть       нет           аналоговая	5 0,5     187-242 21-28       80 135   276х358х429     19   есть     нет   2     есть       нет     11   аналого-цифровая	5 0,5     140-280 18-36       25 70   249х298х256     7,5   есть     есть   2     есть       есть     4   цифровая