Из истории становления отечественной военной радиорелейной и тропосферной связи

Часть II[1].

К. И. Кукк

Тропосферные линии связи

К основному недостатку радиорелейных линий связи следует отнести ограниченность интервала, обусловленного пределами прямой видимости. Стратегические и оперативные задачи, стоящие перед Вооруженными Силами, требовали широкополосных радиосредств, работающих с интервалом, значительно превышающем 30—40 км.

Несмотря на то, что эффект загоризонтного распространения УКВ-сигналов был установлен еще в 1940-е годы, первые сообщения об устойчивом приёме передач на УКВ на расстояниях, существенно превышающих прямую видимость, относятся к началу 1950-х годов. Создание тропосферных радиорелейных линий (ТРРЛ) стало возможным благодаря использованию в качестве ретранслятора неоднородностей диэлектрической проницаемости в нижних слоях тропосферы («объём переизлучения»). Объём переизлучения образуется пересечением диаграмм направленности антенн двух станций на высоте до 10—15 км в зависимости от широты. Механизм тропосферного рассеяния достаточно сложен, он зависит от многих географических, климатических, атмосферных и сезонных факторов. Канал тропосферной связи вносит существенно большее затухание сигнала по сравнению с затуханием в свободном пространстве. Для этого канала также характерен многолучевой характер распространения.

Значительная роль в становлении теории и практики дальней тропосферной радиосвязи принадлежит учёным НИИ-100 (ФГУП “НИИ Радио”) М.А. Гусятинскому, А.С. Немировскому, А.В. Соколову, В.Н. Троицкому, А.А. Шуру [1].

Преимущества тропосферных линий заключаются не только в повышенной дальности связи, но и в достаточно большой пропускной способности (120 каналов тональной частоты или передача цифровой информации со скоростью до 8 Мбит/с). Развёртывание станций не выдвигает сложных требований к рельефу местности. К недостаткам следует отнести необходимость преодоления больших затуханий в пространстве, и, как следствие, повышенные уровни мощности на передающей стороне и высокая чувствительность приёмников, необходимость использования антенн с высоким коэффициентом усиления. Для борьбы с быстрыми замираниями используются различные методы разнесенного приёма (по пространству, частоте, углу прихода, времени).

Наибольшее распространение получили пространственное и частотное разнесение и их комбинации.

Важнейшими параметрами военных тропосферных линий (как и радиорелейных), являются помехозащищённость, частотная эффективность, скорость развёртывания и др.

Первая военная тропосферная линия начала строиться американцами на побережье Канады в 1954 г. в интересах ПВО США.

В СССР использование тропосферного распространения радиоволн для создания военной аппаратуры связи началось в 1956 г. Уже в то время удалось показать возможность существования линии с интервалом до 250 км. Первые военные тропосферные станции для тактического звена управления “Лодка” (Р-122) и “Фрегат” (Р-121) были разработаны в конце 1950-х годов.

Все последующие годы продолжалась интенсивная разработка средств тропосферной связи. Спутниковая связь была тогда ещё очень слабо развита, и только позже она в значительной степени потеснила тропосферную связь, особенно в гражданской области, но, тем не менее, полной альтернативы тропосферной связи для военного применения нет даже в настоящее время.

Главная обязанность по созданию военных тропосферных систем была возложена на НИИ-129 (МНИРТИ), КБ Красноярского радиотехнического завода и КБ Светловодского радиозавода. К серийному изготовлению аппаратуры для ТРРЛ были подключены Владимирский завод “Электроприбор”, Красноярский завод телевизоров (ПО “Искра”), Красноярский радиотехнический завод (“НПП «Радиосвязь»”), Светловодский радиозавод (ПО “Олимп”) и ряд других заводов промышленности средств связи.

В 1961 г. в НИИ-129 была разработана ТРРЛ дециметрового диапазона (475—625 МГц) Р-408 (“Баклан”). Станция обеспечивала передачу 12 телефонных каналов и размещалась на четырёх автомашинах ЗИЛ-157 с двумя прицепами. Эта станция в 1964 г. была модернизирована и выпускалась, как Р-408М. В ней применялись антенны диаметром 10 м, передатчики с выходной мощностью 1 кВт. Станции уже могла передавать до 24 телефонных каналов, в зависимости от местных условий интервал составлял от 150 до 180 км.

Начиная с 1969 г. стали выпускаться хорошо зарекомендовавшие себя в дальнейшем станции дециметрового диапазона типа Р-410 (“Атлет”).

Станции имели несколько модификаций и отличались, в основном, диаметром применяемых антенн. Тропосферные линии, построенные на станциях типа “Атлет”, могли иметь до 10 интервалов. В такой линии обеспечивалась дуплексная передача до 12 телефонных каналов. В станциях могли быть использованы антенны диаметром 5,5; 7,5 и 10 м. Соответственно интервалы линии составляли от 130 до 160 км (рис. 1).

Рис. 1. Тропосферная станция Р-410М 7, 5 в походном состоянии

Аналогичные станции стали выпускаться и с антеннами диаметром 2,5 м (“Альбатрос”). Эти станции работали также в дециметровом диапазоне волн. В качестве транспортной базы использовались автомашины ЗИЛ-131 и УРАЛ-375. Станции были приняты на вооружение и широко использовались для создания мобильных и стационарных линий тропосферной связи в оперативно-тактическом звене управления Вооруженными Силами.

В эти же годы в конструкторском бюро Красноярского радиотехнического завода проводились разработка семейства подвижных малоканальных станций тропосферной связи сантиметрового диапазона для оперативно-тактического звена управления типа Р-133 (“Корвет”) и Р-412 (“Торф”). В станциях Р-412 впервые в нашей стране был применён счетверённый приём сигналов и оптимальное их сложение по промежуточной частоте с использованием обратной связи, что обеспечивало высокую помехозащищённость. Станции имели много разновидностей и выпускались в стационарном и подвижном вариантах. В качестве транспортной базы использовались как автомобили (“Урал-375Д”, “КАМАЗ-4310”, “Урал-4320”), так и бронетранспортеры. Они обеспечивали передачу до шести телефонных каналов или передачу данных со скоростью 48 кбит/с. Протяжённость линии достигала 500 км при средней дальности интервала 150 км. Станции Р-410 и Р-412 были наиболее массовыми, они до настоящего времени широко используются в российской армии (рис. 2).

Рис. 2. Тропосферная станция Р-412

Техника неумолимо движется вперёд, и то, что вчера было верхом совершенства, сегодня представляется просто мастодонтом. Но на каждом этапе смены поколений техники рождаются уникальные по своим характеристикам долгожители, о которых специалисты будут часто вспоминать и приводить их в пример, как воплощение наилучших качеств изделия, характерного для своего времени.

Так, танкостроение далеко ушло вперёд с времен Второй мировой войны, но танк Т-34 никогда не будет забыт. Станция типа Р-412 (“Торф”) по своей популярности сродни танку Т-34. То же самое можно сказать о радиорелейной станции Р-404 (“Василёк”).

В 1976 г. разработана 24-канальная дециметровая тропосферная линия сверхдальнего распространения дециметрового диапазона волн с интервалом между станциями до 350... 400 км Р-420 (“Атлет-Д”). В состав станции входят две антенны “Атлет-АС16” диаметром 16 м и коэффициентом усиления в рабочем диапазоне частот – 35 дБ (рис. 3). Антенна сохраняет свою работоспособность при скорости ветpa 30 м/с. ТРРЛ “Атлет-Д” позволила существенно расширить спектр возможных применений тропосферных линий, и в ряде случаев только с её помощью можно было решить поставленную боевую задачу [2].

Рис. 3. Тропосферная станция «Атлет-Д»

Для тропосферных станций, работающих в дециметровом диапазоне частот и предназначенных для работы в режиме сверхдальнего приёма (250—400 км), необходимы были передатчики с выходной мощностью до 5 кВт. Наиболее целесообразно для этих целей использовать мощные СВЧ-тетроды, разработанные на заводе “Светлана” для телевизионных передатчиков УКВ-диапазона типа ГС-17Б. Благодаря оригинальной конструкции колебательных контуров усилителя мощности и выбранному динамическому режиму работы, был разработан ряд современных в то время передатчиков для тропосферных линий связи, в том числе для сверхдальних тропосферных линий “Атлет-Д”, а в интересах КГБ СССР – Р-444 (“Эшелон”). В передатчике тропосферной станции “Атлет-Д” с выходной мощностью 5 кВт удалось получить высокий КПД и найти эффективный способ теплоотвода, что позволило заменить систему водяного охлаждения электродов лампы на систему воздушного охлаждения и тем самым существенно упростить условия эксплуатации тропосферной станции “Атлет-Д”.

Выдающаяся роль в становлении военных ТРРЛ принадлежит российскому ученному и инженеру Виктору Семеновичу Куланину (1913—1993). После окончания Московского электротехнического института связи В.С Куланин был направлен в ЦНИИС СА, где после войны окунулся в проблемы тропосферного распространения радиоволн и военно-тактического использования ТРРЛ. В 1958 г. B.C. Куланин был приглашён в НИИ-129 (МНИРТИ), где был назначен главным конструктором по ряду НИОКР в области тропосферной связи. Им был разработан целый ряд тропосферных станций дециметрового диапазона в интересах Министерства обороны и силовых ведомств СССР – ОКР “Баклан”, “Атлет”, “Альбатрос”, “Атлет-Д” и др., которые были освоены серийно и приняты на вооружение Министерством обороны.

Я проработал бок о бок с B.C. Куланином более 15 лет и всегда восхищался его уверенностью в положительных результатах проводимых исследований и разработок. По его заданиям моя лаборатория разработала целый ряд передатчиков для ТРРЛ. Как главный конструктор, B.C. Куланин всегда давал толковые советы, но от заданных требований не отступал. Когда пришла пора осваивать изготовление передатчиков для аппаратуры “Атлет-Д” на Владимирском заводе “Электроприбор”, он порекомендовал мне занять там место регулировщика, чтобы ещё раз проверить качество разработки.

За создание комплекса тропосферных станций в 1977 г. коллективу участников разработки и внедрения тропосферных станций была присуждена Государственная премия СССР. Среди награждённых – сотрудники МНИРТИ, КБ КРТЗ и 16 ЦНИИИС МО: главный конструктор МНИРТИ B.C. Куланин, Ю.И. Башаркин, главный конструктор КБ КРТЗ Б.И. Гуревич, Г.В. Дедюкин, Ю.М. Лабазин, Г.А. Малолепший, А.П. Редин.

Станции тропосферной связи широко использовались во время афганских событий как для построения опорных сетей, так и для сетей прямой связи.

Последующие разработки предполагали дальнейшее освоение сантиметрового диапазона и переход к цифровым методам передачи. Основные принципы такого перехода были сформулированы в 16 ЦНИИИС МО д. т. н., профессором И.Р. Сиваковым.

Так, например, широкополосная ТРРЛ Р-417 (“Багет”) обеспечивала работу в сантиметровом диапазоне волн, имела 16-кратный частотно-пространственный разнос. Такая кратность разноса была предложена сотрудником 16 ЦНИИС МО Г.В. Дедюкиным. Разработка линии была проведена в Московском НИРТИ под руководством главного конструктора В.В. Серова. Максимальная дальность связи с использованием станций Р-417 достигает 1900 км при интервале до 190 км (рис. 4.), обеспечивает передачу 60 телефонных каналов или передачу данных со скоростью до 2,048 Мбит/с. Станция оснащена четырьмя антеннами диаметром 2,65 м или четырьмя антеннами 3x5 м.

Рис. 4. Мобильная тропосферная станция Р-417

ТРРЛ Р-417 по своим техническим характеристикам является самой совершенной в мире и до настоящего времени не имеет аналогов. По имеющимся данным, за рубежом наибольшая достигнутая кратность разноса в ТРРЛ не превышает восьми.

В период с 1985 по 2001 гг., на вооружение были приняты тропосферные станции Р-423-1 (“Бриг-1”), Р-423-2 (“Бриг-2”), Р-423-2А (“Бриг-2А”) и ряд других станций этого семейства (рис. 5). Эти станции существенно превосходили своих предшественниц по пропускной способности (в полтора раза), по помехозащищённости (в 15 раз), по дальности интервала (в полтора раза), по количеству направлений связи от одной станции.

Рис. 5. Тропосферная станция Р-423—1

Важная роль в военной связи отводится опорным сетям. Они должны обеспечивать возможность быстрого наращивания связи в любом направлении на значительные расстояния. Решение этой проблемы потребовало поиска новых, нетрадиционных подходов. По совокупности предъявленных требований лучше всего поставленной цели соответствовали тропосферные радиорелейные линии (ТРРЛ), для которых характерны большие интервалы между станциями. Первая наиболее крупная опорная сеть на основе ТРРЛ (“Барс”) была создана в 1980-е годы в интересах государств – участников Варшавского договора (ГУВД). Анализ технических характеристик существующих и разрабатываемых отечественных тропосферных станций позволил выбрать для основных узлов опорной сети аппаратуру типа Р-417 (“Багет”), наиболее отвечающую предъявляемым требованиям. На базе подвижного варианта аппаратуры Р-417 был разработан стационарный вариант, который использовался в проекте. На отдельных участках большой протяжённости (L>500 км) была применена сверхдальняя ТРРЛ типа Р-420.

В основу создания системы “Барс”, как элемента базовой автоматизированной системы обмена информацией, построенной на единой информационно-технической основе с первичной сетью, был положен зоновый принцип организации связи. В каждой зоне на базе опорных узлов связи созданы линии тропосферной связи с пространственно-частотным разносом.

Система обеспечивала работу с интервалами до 160 км при 60—120 эквивалентных телефонных каналах, а также передачу данных с высокой достоверностью.

Система допускала возможность привязки к ней полевых узлов связи и её наращивания за счёт любых серийных тропосферных, радиорелейных или кабельных линий на расстояние до 1000 км при условии, что суммарная протяжённость тропосферных интервалов не будет превышать 1500 км при расчётной надёжности не менее 90%, а протяжённость радиорелейных или кабельных линий при той же надёжности не будет превышать 2500 км.

С целью обеспечения необходимых требований были проведены доработки аппаратуры тропосферной связи, аппаратуры уплотнения (по характеристикам ТЧ канала), аппаратуры вторичного уплотнения (по уровню загрузки) и аппаратуры конфиденциальной связи. В результате по своим электрическим параметрам система “Барс” была приведена в соответствие требованиям МСЭ, что обеспечивало её сопряжение с телефонной сетью общего пользования по стандартным стыкам.

Отличительными особенностями системы являлись повышенная помехозащищённость и надёжность работы, которые обеспечивались как за счёт высокой собственной аппаратурной надёжности, так и наличия в сети двух и более обходных путей. Фактическая надёжность связи между двумя любыми объектами была не менее 99,99%.

Таблица: Основные характеристики военных тропосферных средств

Системы централизованного и распределенного управления сетью связи, телеконтроля и телесигнализации охватывали опорную сеть в целом. Управление элементами сети осуществлялось по системе служебной связи, исключающей возможность несанкционированного доступа. Каналы системы управления дублировались аварийной коротковолновой радиосвязью.

Работы по созданию системы “Барс” велись в тесном контакте с НС ВС. Ответственность со стороны военных была возложена на заместителя начальника войск связи В.И. Соколова.

В декабре 1987 г. система “Барс” была успешно сдана в эксплуатацию, по своим основным параметрам она превосходила лучшую зарубежную систему аналогичного назначения, построенную в Европе (“Айс-Хай”).

Я начинал эту работу как главный конструктор, а в 1987 г. – как заместитель министра промышленности средств связи вместе с нашими военными участвовал в её приёмке.

В таблице даются характеристики военной тропосферной аппаратуры, широко используемой в войсках. Как и в случае радиорелейной аппаратуры, каждый типономинал имеет ряд модификаций, связанных особенностями войскового применения, используемыми транспортными средствами или стационарным вариантом поставки, привлечённой компонентной базой и т. д. Однако приведённые в таблицах данные являются основными для большинства типономиналов.

Уже после развала Советского Союза, когда потребность в военных средствах связи резко упала, промышленные предприятия через наши внешнеторговые организации искали пути выхода на международный рынок. Поступил заказ из Бахрейна на приобретение одной станции Р-417Р. Поставщик (а ныне это украинское производственное объединение “Олимп” в г. Светловодске) охотно пошёл на сделку, тем более, что после строительства системы “Барс” в Восточной Европе перестали существовать ограничения, связанные с секретностью построения этой станции. Естественно, ожидалась покупка и второй станции для создания интервала связи. Однако этого не произошло, что свидетельствует о том, что станция нужна была не Бахрейну, а какой-то другой стране для анализа и изучения нашего “ноу-хау”, которое повторить за рубежом не удалось ещё никому до настоящего времени.

В последние годы с меньшей интенсивностью, но продолжаются работы по созданию более совершенных тропосферных станций для замены когда-то знаменитых Р-410М, Р-420-М, Р412М.

Важное направление работ – создание неких гибридов, способных работать либо в радиорелейном, либо в тропосферном режиме в зависимости от поставленных боевых задач. Одно из предложений состоит в использовании для тропосферных систем кодированной ортогональной модуляции с частотным уплотнением.

Примечание

[1.] Часть 1 опубликована в № 1 «ЭИС», 2008 г. (http://www.computer-museum.ru/connect/radio_rele.htm)

Литература

1. Мырова Л. О. Страницы 50-летней истории МНИРТИ// Электросвязь. –2006. –№ 8.
2. Кукк К. И. Двадцать семь лет служения МНИРТИ// Электросвязь. –2006. –№ 8.
3. Гусятинский И.А., Немировский А.С., Соколов А.В., Троицкий В.Н. Дальняя тропосферная радиосвязь. –М.: Связь, 1968.
4. Яковлев Л.И. и др. Тропосферная связь. –М.: Воениздат. –1984
5. Базовые средства, комплексы и системы военной связи. Энциклопедический справочник, том 1. -16 ЦНИИИ МО РФ, Мытищи. –2005.

Статья опубликована в журнале «Электросвязь: история и современность» № 2, 2008 г.
Перепечатывается с разрешения редакции.
Статья помещена в музей 25.11.2009