ГОСТ Р 51820-2001

УСТРОЙСТВА ПРЕОБРАЗОВАНИЯ СИГНАЛОВ
ДЛЯ РАДИОКАНАЛОВ ТОНАЛЬНОЙ ЧАСТОТЫ

Типы, технические характеристики и
параметры сопряжения

ГОССТАНДАРТ РОССИИ

Москва

Предисловие

1 РАЗРАБОТАН Самарским отраслевым научно-исследовательским институтом радио (СОНИИР)

ВНЕСЕН Министерством Российской Федерации по связи и информатизации

2 ПРИНЯТ И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Госстандарта России от 30 октября 2001 г. № 443-ст

3 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

СОДЕРЖАНИЕ

ГОСТ Р 51820-2001

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Дата введения 2002-07-01

1 Область применения

Настоящий стандарт распространяется на синхронные устройства преобразования сигналов (УПС) с фазовой модуляцией, предназначенные для передачи информации в цифровой форме со скоростями до 9600 бит/с по стандартным коротковолновым радиоканалам тональной частоты (ТЧР) с полосой частот от 0,3 до 3,4 кГц (далее - УПС ТЧР).

Стандарт устанавливает типы, технические характеристики и основные параметры сопряжения УПС ТЧР, обеспечивающие двустороннюю передачу информации, выполненных в виде конструктивно законченных автономных изделий и сопрягающихся с оконечным или промежуточным оборудованием по цепям стыка С2 по ГОСТ 18145 и ГОСТ 23675 или по цепям стыка С1-физическая линия (ФЛ) по ГОСТ 27232 при работе по ФЛ.

Стандарт устанавливает параметры сопряжения УПС ТЧР с приемной и передающей частями ТЧР канала при следующих режимах работы:

- передача и прием сигналов по одиночному ТЧР каналу;

- одновременная передача сигналов по двум ТЧР каналам, образованным двумя каналами двух радиопередатчиков либо двумя боковыми полосами одного радиопередатчика;

- одновременный прием сигналов с пространственным, частотным или поляризационным разносом.

Стандарт не устанавливает номенклатуру и основные параметры сопряжения в поочередном двустороннем режиме обмена информацией.

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ 12.2.007.0-75 Система стандартов безопасности труда. Изделия электротехнические. Общие требования безопасности

ГОСТ 18145-81 Цепи на стыке С2 аппаратуры передачи данных с оконечным оборудованием при последовательном вводе - выводе данных. Номенклатура и технические требования

ГОСТ 23675-79 Цепи стыка С2-ИС системы передачи данных. Электрические параметры

ГОСТ 24375-80 Радиосвязь. Термины и определения

ГОСТ 25007-81 Стык аппаратуры передачи данных с каналами связи систем передачи с частотным разделением каналов. Основные параметры сопряжения

ГОСТ 27232-87 Стык аппаратуры передачи данных с физическими линиями. Основные параметры

ГОСТ 29037-91 Совместимость технических средств электромагнитная. Сертификационные испытания. Общие положения

ГОСТ 30372-95/ГОСТ Р 50397-92 Совместимость технических средств электромагнитная. Термины и определения

ГОСТ Р 50829-95 Безопасность радиостанций, радиоэлектронной аппаратуры с использованием приемопередающей аппаратуры и их составных частей. Общие требования и методы испытаний

ГОСТ Р 51317.4.3-99 (МЭК 63000-4-3-95) Совместимость технических средств электромагнитная. Устойчивость к радиочастотному электромагнитному полю. Требования и методы испытаний

ГОСТ Р 51317.4.11-99 (МЭК 61000-4-11-94) Совместимость технических средств электромагнитная. Устойчивость к динамическим изменениям напряжения электропитания. Технические требования и методы испытаний.

3 Определения и сокращения

3.1 Определения

В настоящем стандарте применяют следующие термины с соответствующими определениями.

3.1.1 ТЧР канал: Канал, образованный совокупностью радиопередатчика, KB канала (наземного или ионосферного) и радиоприемника.

3.1.2 дискретный канал: Канал, образованный совокупностью УПС ТЧР (на передающей стороне), ТЧР каналом, УПС ТЧР (на приемной стороне).

3.1.3 коэффициент ошибок: Отношение числа принятых бит с ошибками к числу переданных бит информации.

3.1.4 время синхронизации устройства АПЧ: Время, за которое устройство АПЧ восстанавливает спектр входного сигнала при расстройке ± 50 Гц до значения ±0,5 Гц.

3.1.5 время вхождения устройства тактовой синхронизации: Время, за которое тактовый импульс из зоны максимальной расстройки (± 50 % интервала между тактовыми импульсами) смещается в зону, равную ± 10 % оптимального положения.

3.1.6 режим работы «на себя»: Режим работы УПС ТЧР, при котором выход модулятора соединен с входом демодулятора.

3.1.7 сигнальный процессор: Специализированный микропроцессор, предназначенный для обработки сигналов, представленных в цифровой форме.

Остальные термины - по ГОСТ 24375 и ГОСТ 30372.

3.2 Сокращения

В настоящем стандарте использованы следующие сокращения:

АЧХ - амплитудно-частотная характеристика;

АПД - аппаратура передачи данных;

АПЧ - автоматическая подстройка частоты;

ГВЗ - групповое время запаздывания;

KB канал - коротковолновый канал;

УПС - устройство преобразования сигналов;

ООД - оконечное оборудование данных;

ТУ - технические условия;

ТЧ канал - канал тональной частоты;

ТЧР канал - радиоканал тональной частоты;

ФЛ - физическая линия.

4 Типы УПС ТЧР

4.1 УПС ТЧР подразделяют на следующие типы в зависимости от максимальной скорости передачи информации:

УПС-1,2 ТЧР - для скорости до 1,2 кбит/с;

УПС-2,4 ТЧР      »           »            2,4 кбит/с;

УПС-3,6 ТЧР      »           »            3,6 кбит/с;

УПС-4,8 ТЧР      »           »            4,8 кбит/с;

УПС-7,2 ТЧР      »           »            7,2 кбит/с;

УПС-9,6 ТЧР      »           »            9,6 кбит/с.

Примечание - В технически обоснованных случаях допускается разработка и применение УПС ТЧР с большими значениями максимальной скорости передачи информации.

4.2 УПС ТЧР одного и того же типа могут быть как многоканальные (многочастотные), так и одноканальные (одночастотные).

4.3 В УПС ТЧР многоканального типа рекомендуется использовать ортогональные канальные сигналы.

4.4 В УПС ТЧР всех типов допускается возможность передачи данных со скоростями 50, 75, 100, 150, 200, 300, 600 бит/с с использованием образующейся избыточности для повышения достоверности или осуществления асинхронного ввода.

5 Технические характеристики

5.1 Общие технические характеристики

5.1.1 УПС ТЧР могут быть реализованы в аппаратном, программном или программно-аппаратном варианте с использованием сигнальных процессоров или других специализированных микропроцессоров.

5.1.2 В состав УПС ТЧР должны входить следующие устройства или программно реализованы их функции:

- модулятор;

- демодулятор;

- устройство тактовой синхронизации;

- устройство автоматической подстройки частоты;

- устройство сопряжения с ООД и ФЛ;

- устройство сопряжения с ТЧР каналом.

Помимо перечисленных устройств, в состав УПС ТЧР могут входить дополнительные устройства или программно реализованы их функции:

- кодер;

- декодер;

- корректор амплитудно-частотных и фазочастотных характеристик;

- компенсатор затухания пассивных соединительных линий между УПС ТЧР и приемопередающим радиооборудованием;

- устройство асинхронного ввода;

- устройство обмена служебными сигналами;

- устройство контроля качества канала;

- другие устройства.

Наличие дополнительных устройств указывают в технических условиях (ТУ) на УПС ТЧР конкретного типа.

5.1.3 В УПС ТЧР рекомендуется предусматривать режим сдвоенного приема сигналов с пространственным, частотным или поляризационным разносом. С этой целью необходимо предусмотреть наличие в УПС ТЧР двух входов от радиоприемников и двух выходов к радиопередатчикам, обеспечивающих указанный режим.

5.1.4 В УПС ТЧР рекомендуется использовать помехоустойчивое кодирование и другие методы повышения помехоустойчивости. Вид кода, его параметры, протоколы передачи должны быть приведены в ТУ на УПС ТЧР конкретного типа.

5.1.5 Входные и выходные линейные цепи УПС ТЧР должны быть симметричными и гальванически развязанными.

5.1.6 В УПС ТЧР рекомендуется предусмотреть индикаторы состояния синхронизма устройств АПЧ и тактовой синхронизации.

5.1.7 УПС ТЧР должны быть рассчитаны на электропитание от однофазной сети переменного тока напряжением 220 В (плюс 10 %, минус 15 %) и частотой (50 ± 2) Гц или от источника постоянного тока, требования к которому устанавливают в ТУ на УПС ТЧР конкретного типа.

5.2 Основные параметры

5.2.1 Основные параметры УПС ТЧР должны соответствовать значениям, указанным в таблице 1.

5.2.2 Время задержки сигналов при работе УПС ТЧР «на себя» определяют в ТУ на УПС ТЧР конкретного типа.

5.2.3 Основные параметры ТЧР каналов приведены в приложении А.

Таблица 1 - Значения основных параметров УПС ТЧР

5.3 Характеристики надежности

5.3.1 Наработка на отказ УПС ТЧР - не менее 10000 ч.

5.3.2 Среднее время восстановления УПС ТЧР - не более 30 мин.

5.4 Характеристики помехозащищенности

5.4.1 Значения коэффициента ошибок (К_ош), измеренные в режиме работы УПС ТЧР «на себя», при воздействии помехи типа «белый шум» на вход демодулятора в полосе частот 0,3-3,4 кГц должны соответствовать приведенным в таблице 2.

Таблица 2 - Коэффициент ошибок УПС ТЧР

5.5 Требования стойкости к климатическим и механическим воздействиям

5.5.1 Требования стойкости к климатическим воздействиям должны быть заданы в ТУ на УПС ТЧР конкретного типа в зависимости от условий его применения.

5.5.2 Характеристики стойкости к механическим воздействиям должны быть заданы в ТУ на УПС ТЧР конкретного типа в зависимости от условий его применения.

5.6 Характеристики электромагнитной совместимости

5.6.1 УПС ТЧР должны соответствовать требованиям ГОСТ Р 51317.4.3 на устойчивость к воздействию внешних электромагнитных полей, степень жесткости испытаний 2.

5.6.2 УПС ТЧР должны соответствовать требованиям ГОСТ Р 51317.4.11 на устойчивость к воздействию динамических изменений напряжения электропитания, степень жесткости испытаний 2 (при питании от сети переменного тока напряжением 220 В).

5.6.3 УПС ТЧР должны соответствовать требованиям ГОСТ 29037 при проведении сертификационных испытаний.

5.7 Требования безопасности

5.7.1 Требования безопасности относятся к УПС ТЧР, электропитание которых осуществляется от сети переменного тока напряжением 220 В.

5.7.2 УПС ТЧР по требованиям безопасности должны соответствовать ГОСТ 12.2.007.0, ГОСТ Р 50829 и правил [1].

5.7.3 Конструкция УПС ТЧР должна предусматривать наличие клеммы или специального заземляющего контакта в сетевом кабельном соединителе (штепсельной вилки), обеспечивающих возможность заземления корпуса изделия.

5.7.4 Конструкция, материалы и комплектующие, из которых изготовлены УПС ТЧР, должны исключать возможность их воспламенения и разрушения при случайном замыкании в цепях электропитания.

5.7.5 УПС ТЧР должны удовлетворять следующим требованиям по электробезопасности:

- электрическое сопротивление между клеммой защитного заземления и каждой доступной прикосновению металлической нетоковедущей частью оборудования, которая может оказаться под напряжением, должно быть не более 0,1 Ом;

- электрическое сопротивление изоляции проводников электропитания между собой и относительно клеммы защитного заземления должно быть не менее 20 МОм в нормальных климатических условиях;

- электрическая изоляция цепей сетевого электропитания (параллельное соединение выводов) относительно клеммы защитного заземления должна выдерживать в течение 1 мин в нормальных условиях действие испытательного напряжения 1500 В частотой 50 Гц.

6 Параметры сопряжения

6.1 Сопряжение УПС ТЧР с каналом ТЧР может быть осуществлено по цепям стыков С1-ТЧР и С1-ТЧ по ГОСТ 25007 или по физическим линиям с затуханием на частоте 1,8 кГц не более 17 дБ и неравномерностью АЧХ в полосе частот 03-3,4 кГц не более 13 дБ.

6.2 Основные параметры цепей стыка С1-ТЧР

6.2.1 Номинальное значение входного и выходного сопротивления (модуля полного сопротивления) линейных цепей УПС ТЧР в рабочем диапазоне частот должно быть 600 Ом.

6.2.2 Коэффициент отражения (по отношению к номинальному значению входного и выходного сопротивлений) в рабочем диапазоне частот сигнала УПС ТЧР должен быть не более 15 %.

6.2.3 Затухание асимметрии входных и выходных линейных цепей УПС ТЧР в рабочем диапазоне частот должно быть не более минус 43 дБ.

6.3 Уровни передаваемого сигнала УПС ТЧР в точках сопряжения с каналом ТЧ (соединительной линией) должны соответствовать значениям, приведенным в таблице 3.

Таблица 3 - Уровни передаваемого сигнала УПС ТЧР

6.4 Оптимальная загрузка радиопередатчика сигналом УПС ТЧР должна осуществляться по контрольному гармоническому сигналу. Уровень и частоту контрольного гармонического сигнала устанавливают в ТУ на УПС ТЧР конкретного типа.

6.5 Уровни принимаемого сигнала УПС ТЧР в точках сопряжения с каналом ТЧ (соединительной линией) должны соответствовать значениям, приведенным в таблице 4.

Таблица 4 - Уровни принимаемого сигнала УПС ТЧР

6.6 Уровень выходного сигнала УПС ТЧР при сопряжении с входом радиопередатчика в зависимости от типа УПС ТЧР должен выбираться из ряда: +10,0; +4,0; 0; минус 3,5; минус 13,0 дБ.

6.7 Уровень входного сигнала при сопряжении УПС ТЧР с выходом радиоприемника в зависимости от типа УПС ТЧР должен выбираться из ряда: +10,0; +4,0; 0; минус 3,5; минус 8,7 дБ.

6.8 В составных каналах, образованных радиоканалами и проводными каналами, взаимодействие УПС ТЧР с УПС для проводных каналов (УПС ТЧ) должно осуществляться по стыку С2 в соответствии с ГОСТ 18145, ГОСТ 23675 по схеме, приведенной в приложении В.

6.9 Должны обеспечиваться два варианта стыка УПС ТЧР с ООД:

а) по цепям стыка С2 при работе УПС ТЧР и ООД на расстояниях, установленных ГОСТ 23675;

б) по цепям стыка УПС ТЧР с ФЛ при работе по физической линии.

Примечание - Допускается использовать стык RS-232C для сопряжения с IBM-совместимыми персональными компьютерами при передаче (приеме) файлов в асинхронном режиме работы УПС ТЧР.

6.10 Номенклатура цепей стыка УПС ТЧР с ООД в соответствии с ГОСТ 18145 приведена в приложении Г.

6.11 Электрические параметры цепей стыка УПС ТЧР с ООД должны соответствовать требованиям ГОСТ 23675.

6.12 В номенклатуру цепей стыка УПС ТЧР с ФЛ (С1-ФЛ) в соответствии с ГОСТ 27232 должны входить цепи «Передаваемые данные» и «Принимаемые данные».

6.13 Основные значения параметров цепей стыка УПС ТЧР с ФЛ (С1-ФЛ) должны соответствовать приведенным в таблице 5.

Таблица 5 - Основные параметры цепей стыка С1-ФЛ

6.14 Обмен сигналами должен производиться двухполярными посылками с преобразованием в биимпульсный относительный сигнал первого порядка. Временная диаграмма преобразования исходной информационной последовательности в биимпульсный относительный сигнал первого порядка приведена в приложении Д.

6.15 Короткое замыкание между проводниками в цепях стыка, в том числе замыкание на сигнальное заземление, а также обрыв проводников не должны вызывать повреждений в сопрягаемых устройствах.

6.16 Для обеспечения контроля при передаче и приеме данных между УПС ТЧР и ООД рекомендуется использовать служебные сигналы, приведенные в приложении Е.

ПРИЛОЖЕНИЕ А
(справочное)

Основные электрические параметры канала ТЧР

Рекомендуются следующие значения основных параметров канала ТЧР:

- отклонение частоты несущего колебания в канале связи, Гц, не более               ±5

- среднее квадратическое значение паразитного отклонения фазы

в полосе частот от 300 до 3400 Гц, градус, не более                                                       5

- неравномерность характеристики ГВЗ относительно значения,

измеренного на частоте 1,9 кГц (без учета соединительных линий)         по таблице А.1

- неравномерность АЧХ относительно коэффициента передачи

на частоте 800 Гц                                                                                             по таблице А.2

- среднее квадратическое значение паразитного отклонения фазы

выходного сигнала радиоприемника, градус, не более                                                  2,0

- уровень линейных переходных искажений в радиоприемнике, дБ,

не более                                                                                                                     минус 60

- среднее квадратическое значение паразитного отклонения фазы

выходного колебания радиопередатчика в режиме 100 % несущей,

градус, не более                                                                                                                  4,0

Таблица A.1 - Допустимая неравномерность характеристики ГВЗ канала ТЧР

Таблица А.2 - Допустимая неравномерность АЧХ канала ТЧР

ПРИЛОЖЕНИЕ Б
(рекомендуемое)

Расчет коэффициента ошибок УПС ТЧР

Коэффициент ошибок (К_ош) УПС ТЧР в режиме работы «на себя» при воздействии помехи типа «белый шум» зависит от отношения энергии полезного сигнала к спектральной плотности помехи (h²_о), основания манипуляционного кода (m) и параметра (a), учитывающего влияние аппаратных погрешностей и погрешностей реализации алгоритма УПС ТЧР.

Ниже приведены выражения, взятые из [2], с помощью которых рассчитывают К_ош для параметра a, который может находиться в пределах 0,75 £ a £ 1,0 и создавать дополнительные ошибки в работе решающей схемы УПС ТЧР.

При основании кода m = 2 получим выражение

К_ош = 0,5 exp(-ah²_о),                                                        (Б.1)

а при основании кода m = 4 получим неравенство

.                         (Б.2)

В таблице 2 приведены результаты расчета К_ош при a = 0,75, которые носят рекомендательный характер. Эти результаты получены с помощью выражений для случая реализации одночастотного модема с оптимальным некогерентным приемом, с относительной фазовой модуляцией и основаниями манипуляционных кодов m = 2 и m = 4.

ПРИЛОЖЕНИЕ В
(рекомендуемое)

Взаимодействие стыков С1-ТЧР и С1-ТЧ

В.1 При организации связи с помощью составных каналов (коротковолновых ТЧР и проводных) следует, кроме стыка С1-ТЧР, использовать следующие стыки:

С1-ТЧ по ГОСТ 25007;

С2 по ГОСТ 18145;

С2 по ГОСТ 23675;

С1-ФЛ-БИ по ГОСТ 27232.

В.2 Схема взаимодействия стыков изображена на рисунке B.1

Рисунок В.1

В.3 Структура дискретного и ТЧР каналов приведена на рисунке В.2

Рисунок В.2

ПРИЛОЖЕНИЕ Г
(обязательное)

Номенклатура цепей стыка УПС ТЧР с ООД

Номенклатура и номера цепей стыка С2 в соответствии с ГОСТ 18145, по которым УПС ТЧР должно сопрягаться с промежуточным или оконечным оборудованием, приведены в таблице Г.1

Таблица Г.1 - Номенклатура цепей стыка С2

ПРИЛОЖЕНИЕ Д
(справочное)

Временная диаграмма преобразования исходной информационной последовательности в биимпульсный относительный сигнал

где                            Т_о - длительность импульсов информационной последовательности;

t⁺ = t^- = Т_о/2 - длительность положительных и отрицательных элементов биимпульсного сигнала;

+V, -V - амплитуда положительных и отрицательных элементов биимпульсного сигнала.

Символ «1» информационной последовательности соответствует биимпульсному сигналу 10 или 01, совпадающему с предыдущим, а символ «0» - биимпульсному сигналу 10 или 01, инверсному по отношению к предыдущему биимпульсному сигналу.

ПРИЛОЖЕНИЕ Е
(рекомендуемое)

Служебные сигналы обмена между УПС ТЧР и ООД

Для обмена служебными сигналами, обеспечивающими контроль при передаче и приеме данных, рекомендуются следующие основные виды служебных сигналов:

- «Канал не годен» - передают от ООД к УПС ТЧР пакетом единиц («1») в количестве не менее 1000 единичных элементов, а принимают подряд не менее 254 единичных элементов;

- «Отсутствие канала» (обнаруживаемое в УПС ТЧР) - передают от УПС ТЧР к ООД пакетом нулей («0») в количестве не менее 1000 единичных элементов, а принимают подряд не менее 254 единичных элементов;

- «Авария ООД» - передают к УПС ТЧР в течение времени аварии периодической импульсной последовательностью вида «110».

ПРИЛОЖЕНИЕ Ж
(справочное)

Библиография

1 ПОТРО-45-002-94 Правила по охране труда на радиопредприятиях. Минсвязи России, 1995 г.

2 Финк Л.М. Теория передачи дискретных сообщений. М., «Сов. радио», 1970 г.