Аналоговая волоконно-оптическая линия связи для измерительных систем ГЛОНАСС\GPS

Владимиров В.М.; Реушев М.Ю.; Кузнецов Д.А.; Зандер О.Е.; Носырева Н.В.

Приемопередатчики обеспечивают передачу информации биполярным фазоманипулированным кодом (Манчестер II). Резервирование линии передачи информации осуществляется на уровне приемопередатчиков. ГОЧ синхронизирует обмен данными между модулем и контроллером магистрали и между модулем и прибором по ПИ. Адрес ОУ устанавливается замыканием внешних контактов модуля.

ИН и ПУ обеспечивают низкий активный уровень сигналов шин адреса и данных ПИ прибора. «Логии-ческой 1» соответствует напряжение линии от 0 до +0,8 В, «логическому 0» - от 4 до 5 В. В неактивном состоянии напряжение сигналов ПИ прибора равно «логическому 0».

ФУС формирует стробы записи WR и чтения RD, сигнал активизации шины ПИ API, а также сигналы управления БВС и ОУ. БВС выполняет функцию самоконтроля ОУ.

ОУ осуществляет прием и дешифрацию командных слов контроллера магистрали, формирует и выдает в канал ответные слова, выполняет команды управления контроллера магистрали, обеспечивает форматы сообщений 1, 2, 4 в соответствии с ГОСТ Р 520702003. Обмен данными между модулем и прибором происходит только по инициативе ОУ.

Данный вариант модуля успешно прошел автономные отработочные испытания, а также испытания на

стойкость к спецвоздействиям. Модуль МОУ-ВЖ3-ИН68 соответствует ГОСТ Р 52070-2003, устойчиво работает при наличии помех по цепям сигналов и питания [2] и внедряется в ряд приборов ОАО "НПЦ "Полюс".

Библиографические ссылки

1. ГОСТ Р 52070-2003 Интерфейс магистрально-последовательной системы электронных модулей. Общие требования.

2. ГОСТ Р 51765-2001 Интерфейс магистрально-последовательной системы электронных модулей. Тестирование опытных образцов интерфейсного модуля в режиме оконечного устройства. Общие требования к методам контроля.

References

1. GOST R 52070-2003 Interfeys magistral'no-posledovatel'noy sistemy elektronnykh moduley. Obshchie trebovaniya.

2. GOST R 51765-2001 Interfeys magistral'no-posledovatel'noy sistemy elektronnykh moduley. Testirovanie opytnykh obraztsov interfeysnogo modulya v rezhime okonechnogo ustroystva. Obshchie trebovaniya k metodam kontrolya.

УДК 621.396.6

АНАЛОГОВАЯ ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКАЯ ЛИНИЯ СВЯЗИ ДЛЯ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ ГЛОНАСС/GPS

:В. М. Владимиров, 2М. Ю. Реушев, 3Д. А. Кузнецов, 4О. Е. Зандер, 5Н. В. Носырева

1,2Красноярский научный центр СО РАН Российская Федерация, 660036, г. Красноярск, Академгородок, 50

2 Сибирский федеральный университет Российская Федерация,66041, г. Красноярск, просп. Свободный, 79. E-mail: [email protected]

3,5ООО НПФ «Электрон» Российская Федерация, 660036, г. Красноярск, Академгородок, 50

4ОАО НПП «Радиосвязь», Российская Федерация, 660021, г. Красноярск, ул. Декабристов, д. 19

Исследована нестабильность передачи сигналов (зависимость дисперсии Аллана от времени измерения) с частотами 5 МГц, 10 МГц и 100 МГц и 1 С от водородного стандарта частоты по волоконно-оптической линии связи с динами 50 м, 100 м, 500 м и 1500 м.

Ключевые слова: волоконно-оптическая линия связи, стандарт частоты и времени, дисперсия Аллана.

ANALOG FIBER-OPTIC LINE FOR MEASURING SYSTEMS GLONASS\GPS

:V. M. Vladimirov, 2M. Yu. Reushev, 3D. A. Kuznetsov, 4O. E. Zander, 5N. V. Nosyreva

1,2Krasnoyarsk scientific center of SB RAN 50, Akademgorodok, Krasnoyarsk, 660036, Russian Federation 2Siberian Federal University 79, Svobodny pr., Krasnoyarsk, 66041, Russian Federation. E-mail:[email protected]

3,5ООО NPF «Electron» 50, Akademgorodok, Krasnoyarsk, 660036, Russian Federation 4ОАО NPP «Radiosvyas», 19, Dekabristov, Krasnoyarsk, Russian Federation, 660021

Системы управления, космическая навигация и связь

The instability signaling (Allan variance dependence on the time of measurement) with frequencies of 5 MHz, 10 MHz and 100 MHz and 1C of hydrogen frequency standard for fiber-optic lines with dynamic 50 m, 100 m, 500 m and 1500 m.

Keywords: fiber-optic line, standard frequency and time, the Allan variance.

В настоящее время, реализуемые и разрабатываемые проекты модернизации системы ГЛОНАСС сконцентрированы на повышении стабильности бортовых и наземных стандартов частоты, синхронизации бортовых стандартов частоты по наземному эталону и ряда других.

Важной составляющей наземного сегмента системы является независимость качества сигнала стандартов частоты от внешних факторов, определяющих нестабильность работы (колебания температуры, механические нагрузки, внешние электромагнитные помехи и др.) и соответственно, на точность навигационных измерений.

Обычно, в качестве линий связи между стандартом частоты и времени и навигационной аппаратурой используется радиочастотный коаксиальный кабель. Но уже в конце 90-х годов прошлого столетия инженеры из NASA для увеличения помехоустойчивости кластера на станции слежения Goldstone Tracking Station провели испытания по замене радиочастотного кабеля на волоконно-оптический кабель (ВОК). Результаты испытаний позволили сделать выводы о перспективности такой замены.

Ключевым вопросом передачи синхросигналов по ВОК является сохранение их стабильности. Последняя характеристика оценивается экспериментально по дисперсии Алана для фиксированных временных интервалов усреднения (1 с, 10 с, 100 с, 1000 с и т. д.)

специализированными приборами - частотными и фазовыми компараторами высокой точности.

Анализ существующих технических решений на рынке производителей оптоэлектронной продукции в России и за рубежом, позволяет сделать вывод о том, что условия для полноценной замены РЧ кабеля на ВОК уже существуют [1].

Сотрудниками отдела радиотехники и электроники при КНЦ СО РАН г. Красноярска и ООО НПФ «Электрон», при участии сотрудников ОАО «НПП «Радиосвязь» (все г. Красноярск) был создан экспериментальный макет волоконно-оптической линии связи (ВОЛС) (см. рисунок) на котором исследовались стабильности сигналов от водородного стандарта частоты Ч1-1006, прохождения их через ВОЛС с длинами ВОК: 50 м, 100 м, 500 м и 1500 м.

Ключевыми элементами макета являлись: водородный стандарт частоты Ч1-1006, измеритель временных интервалов SR620, компаратор VCH-314, волоконно-оптический передатчик ДМПО155-21 (ООО НПФ «Ди-лаз», г. Москва) с драйвером питания ДрПРД, фотоприемный модуль О2450ТХ (Optical Zone, USA) с драйвером питания ДрПРМ, оптический изолятор AFV-0.25 dB/60dB, формирователь сигнала 1 С, персональный компьютер ПК, цифровой осциллограф TDS 2-24B. Формирователь сигнала 1 С из опорной частоты 100 МГц был создан на основе программируемой логической интегральной микросхемы XC95288XL.

ДМП0155-21

ТРЭ 2-24 В

Функциональная блок - схема измерительной установки для определения характеристик сигналов частоты и времени после прохождения их через ВОК с длинами: 50 м, 100 м, 500 м и 1500 м

Результаты измерений СКДО

Частота Длина ВОК Интервал времени измерения

1 с 100 с 1000 с 5000 с 10000 с

5 МГц 50 м 1,0*10-12 1,5*10-14 1,0*10-14 1,5*10-15 1,0*10-15

100 м 1,0*10-12 1,5*10-14 1,0*10-14 1,5*10-15 1,0*10-15

500 м 1,0*10-12 1,0*10-13 1,0*10-14 1,0*10-15 1,5*10-15

1500 м 1,5*10-12 1,0*10-13 1,0*10-14 1,0*10-15 1,0*10-15

10 МГц 50 м 1,0*10-12 1,5*10-14 1,0*10-14 1,5*10-15 1,0*10-15

100 м 1,0*10-12 1,5*10-14 1,0*10-14 1,5*10-15 1,0*10-15

1500 м 1,5*10-12 1,6x10-13 1,0*10-14 1,5*10-15 1,0*10-15

100 МГц 50 м 1,0*10-13 1,5*10-14 1,0*10-14 1,5*10-15 1,0*10-15

100 м 1,0*10-13 1,5*10-14 1,5*10-15 1,5*10-15 1,7*10-15

500 м 1,0*10-13 1,0*10-14 1,0*10-15 1,0*10-16 1,5*10-16

1500 м 1,5*10-13 1,0*10-14 1,5*10-14 1,0*10-15 1,5*10-16

В ходе исследований при помощи компаратора измерялись значения среднеквадратичных двухвыбо-рочных отклонений (СКДО) или дисперсии Аллана для пары сигналов: сигнала с выхода стандарта частоты и его же, прошедшего через ВОЛС.

В таблице приведены результаты измерений СКДО в течение 10 000 секунд.

Сравнивая результаты измерений с калибровочными данными на прибор Ч1-1006, полученными при заводских испытаниях были сделаны следующие выводы:

- наиболее лучшие результаты измерений СКДО для ВОК 50, 100, 500, и 1500 м были получены для выходных сигналов с частотами 100 МГц и 10 МГц. Типичные значения СКДО для ВОК с длинами 50 м, 100 м, 500 м и 1500 м по метке 1 с находятся в диапазоне 1,0*10-13 - 1,5*10-3 , по метке 100 с в диапазоне 1,0*10-13 - 1,5х10-14 и по метке 1000 с в диапазоне 2,0х10-14- 1,5 х10-15, что соответствует нестабильности частот при заводских калибровочных измерениях для прибора Ч1-1006;

- для сигналов опорной частоты 5МГц СКДО по 1 с метке были несколько хуже 1,0*10-12 - 1,5*10-12, что можно объяснить флуктуацией ГВЗ при прохождении РЧ сигнала через ВОЛС на краю полосы пропускания (параметр Б^).

Устойчивая работа ВОЛС на линейной части АЧХ обусловила стабильную работу формирователя сигнала 1 С Отклонение времени задержки опорного сигнала 1 С, полученного от стандарта частоты и сигнала, сформированного после прохождение сигнала опорной частоты 100 МГц через ВОЛС при помощи

формирователя 1 С не превышала 2,5*10 9 с при суточных измерениях, практически при всех длинах ВОК.

Таким образом, в ходе исследований было показано, что применение аналоговых ВОЛС для передачи опорных частот (5 МГц, 10 МГц и 100 МГц) и синхросигналов (1 Гц) с заданными техническими характеристиками от внешнего стандарта частоты и времени на расстояниях в пределах 1500 м, позволяет передавать высокостабильные синхросигналы, не используя дополнительные меры стабилизации.

Работа выполнялась по инициативе ОАО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнева»

Библиографическая ссылка

1. Клюев П. Г. BOJIC в контексте сравнения удаленных стандартов частоты [Электронный ресурс]. URL: http://www.nanometer.ru/2010/03/27/vols tandart chastoti chastotnaa grebenka 208498.html (дата обращения: 1.09.2014).

Reference

1. Klyuev P. G. VOLS v konspekte sravnenia udalnnyh standartov chastoty [Elektronnyy resurs]. Available at: http://www.nanometer.ru/2010/03/27/vols standart chastoti chastotnaa grebenka 208498.html (date of visit: 1.09.2014).

Кузнецов Д. А., Зандер О. Е., Носырева Н. В., 2014

ANALOG FIBER-OPTIC LINE FOR MEASURING SYSTEMS GLONASS\GPS

Текст научной работы на тему «Аналоговая волоконно-оптическая линия связи для измерительных систем ГЛОНАСС\GPS»