Судовой радиопеленгатор. Пиратская история

Когда я после института пришел работать в контору, она была всего лишь филиалом именитого НИИ измерительной техники г. Челябинск — НИИИТ. Кто работал в почтовых ящиках в советскую пору, знает что все эти названия ничего общего с действительностью не имели. «Промышленная автоматизация» означала разработку средств ПВО, «среднее машиностроение» — создание ядерного оружия, вагонзаводы делали танки. Вот и НИИИТ специализировался на радиолокации, радиопеленгации и системах посадки.

Какая тематика может быть у филиала? Естественно, ему сливают второстепенные узлы, которыми заниматься недосуг. Самые вкусные куски метрополия всегда оставляет себе. Так бы и случилось, если бы не амбиции руководства филиала и потенциал многочисленных челябинских специалистов, которые решили покинуть насиженные места в НИИИТ и рискнуть начать с нуля в филиале в Махачкале. Совместными усилиями филиалу удалось получить огромный заказ — разработку унифицированного ряда радиопеленгаторов «Пихта». Поскольку история происходила в середине 80-х годов, можно получить представление об элементной базе тех времен: от аналоговой обработки уже начали уходить, но микропроцессоры использовать еще не начали. Весь радиопеленгатор состоял из микросхем логики 133 серии. Руководители проекта пошли по пути наименьшего риска: пусть объем аппаратуры будет огромным, но зато с предсказуемым результатом.

PDP vs Intel

На нас, молодых инженеров, предсказуемость результатов впечатления не производила. Уже начали появляться процессоры серии 1806 с прекрасной PDP-системой команд и цельнотянутый К580 с ужасной организацией внутренних регистров. В конторе быстро возникло два полуподпольных направления, которые активно разрабатывали микропроцессорную тематику — фанаты PDP и сторонники Intel 8080.

Сейчас Intel выглядит признанной иконой, но в то время был совсем не факт, что он станет лидером. Был еще один сильный игрок — Motorola со своим процессором 6800, и он был настолько популярен, что в классической книге Титце и Шенка «Полупроводниковая схемотехника» именно микропроцессор Motorola 6800 представлял главу по микропроцессорной технике.

Я и сейчас считаю, что система команд PDP была непревзойденной. Когда можно использовать любой регистр в операции, включая даже счетчик команд и указатель стека — это давало невероятную гибкость. Восьмеричные листинги кода мы читали не заглядывая в справочник. На этом фоне разрешить класть результат операции только в один регистр, именуемый аккумулятором, как это было сделано в Intel, выглядело уродством.

Разработка вопреки

Если вы считаете, что руководство поощряло наши процессорные изыскания, то глубоко заблуждаетесь. Несмотря на то, что всем этим мы занимались вечером, во внерабочее время (вот были же энтузиасты!), начальники, обнаружив нас, устраивали выволочку. Нравы конторы что тогда, что сейчас, не очень сильно поменялись. Но, как говорится, под давлением мы становимся сильнее. Жажда знаний и самостоятельности сыграли свою роль. В результате подпольных изысканий вызрела концепция микропроцессорного радиопеленгатора, и вслед за концепцией последовало воплощение в виде работающего макета. Точнее, это был процессорный тракт обработки сигнала, который начинался сразу с выхода приемника. Приемники в отечественных РП всегда были покупными, а сделать новую антенну в подпольных условиях у нас не получилось бы (это не помешало нам заниматься разработкой вибраторов).

К этом времени и весьма кстати подоспели инструменты. Среди них — вычислительный комплекс ДВК-3, который стал ядром макета. С комплексом шла подробная документация, включающая электрические принципиальные схемы, и операционная система с макроассемблером, редактором и другими утилитами, которые располагались на дискете 360К (внимание, это килобайты!).

Макет радиопеленгатора на ДВК

Наш макет имел следующую структуру. Сигнал с выхода приемника проходил через согласованный фильтр, после фильтра стоял фазовый детектор. Все это располагалось на одной плате, которая врубалась в корзину шины ДВК. Кстати, используемая Q-шина имела еще один приятный нюанс: если устройство на шине не отвечало процессору на обращение по его адресу сигналом PRLY, процессор генерировал прерывание по вектору 10. И опять таки, в интеловской конфигурации было так странно привыкать к тому, что можно читать данные по несуществующему адресу и это пройдет незаметно.

Контроллер врубной платы при поступлении фазовых данных захватывал шину, заполнял память в режиме ПДП и формировал прерывание. Далее в дело вступал софт. Все программы были написаны на ассемблере; естественно никакой плавающей точки не было. Уже тогда в коде мы преодолели многие проблемные точки разрабатываемой Пихты. Результат пеленгования выводился прямо на экран ДВК.

Помимо обработки, мы сделали плату управления сканированием антенной системы. Все это заканчивалось разъемами точно такими же, как и у создаваемого образца РП «Пихта» — мы ждали удобного момента для подключения к приемнику и антенне, а второй такой возможности могло и не представиться. И тут перед нами распахнулось окно возможностей, связанных с судовым радиопеленгатором…

Море, ты слышишь, море…

Морское направление открылось у нас по заказу Ленинградского КБ «Связьморпроект». Эту разработку «подстегнули» к унифицированному ряду «Пихта», поскольку планировалось использовать модули этого РП. ОКР назвали «Пихта-2С» и в ее результате должен был появиться радиопеленгатор диапазона 100 — 180 МГц для морских судов и буровых платформ. Поскольку приспособить узлы с жесткой логикой к новому изделию не так просто и быстро, работа шла ни шатко ни валко. Направлением занимался соседний сектор, и в конце концов они арендовали судно, установили на нем антенну и собрались провести испытания своего блока. И тут пробил наш звездный час.

Благодаря инсайдерам в соседнем секторе, мы узнали время проведения испытаний и заявились на судно со своим оборудованием — ДВК, платы и так далее. Это больше походило на пиратский захват, которому весьма способствовала пассивность начальника этого сектора — он был совершенно равнодушен к тому, что происходило. Судно вышло в море, мы подождали когда коллеги отработают свою программу и затем с нетерпением отсоединили чужие блоки и подключили свои к антенне и приемнику. Выходит на связь береговая радиостанция, и о — чудо! — на экране ДВК появляется правильный пеленг. Победа!

Параллельно с испытаниями мы записывали на диск несущий сигнал с антенны, это потом пригодилось для работы с фазовыми искажениями. Мы крутили судно во всем диапазоне азимутов, чтобы определить, как влияют его надстройки на фазовый раскрыв. Наша настойчивость была вознаграждена, и домой нас вообще не тянуло — мы заночевали прямо на палубе, под открытым небом. В кубрики спускаться никому не хотелось. Перед сном вместе с командой на палубе мы зарядили здоровую коладу, после чего утром мы были вознаграждены хорошим уловом из нескольких осетров. После того как судовой кок начал разбираться с осетринкой на камбузе, соблазнительный запах быстро поднял всех со своих спальных мест. После волшебного завтрака на море работа была продолжена.

Все впервые

После этого начальству не оставалось больше ничего, как просто смириться с происходящим (победителей не судят). Тематику передали в наш сектор, а меня назначили главным конструктором судового радиопеленгатора. После того, как был отработан макет, началась разработка опытного образца.

В моей радиопеленгационной истории есть два принципиальных перехода. Второй был, когда я вернулся в контору для того, чтобы разработать РП «Платан». А первый — когда мы делали именно этот радиопеленгатор — Пихта-2С. Эти два изделия можно сравнивать по тому, какое количество новых технологий было использовано одномоментно.

Итак, перечисление того, что было реализовано в Пихте-2С со словом «впервые»:

• впервые в отечественной практике использован микропроцессор для обработки сигнала и управления, в отличие от жесткой логики;
• впервые разработан специализированный пеленгационный радиоприемник, до этого во всех отечественных РП использовался покупной связной радиоприемник;
• впервые использованы многочисленные возможности, которые дает разработка с использованием программного обеспечения: электронная юстировка антенны, введение калибровки антенны по диапазону, псевдо — многоканальный режим с одним приемником, устойчивый алгоритм фазового детектирования, невосприимчивый к большим девиациям фазы и многое другое.

На этом фоне другие достижения выглядят уже не так впечатляюще, хотя это тоже значимые результаты:

• разработан удлиненный вибратор на диапазон 100 — 180 МГц, устойчивый к судовым КВ полям напряженностью до 100 В/м ;
• обеспечено качественное прослушивание пеленгуемого радиообмена по опорному радиоканалу, в отличие от прослушивания в предыдущих РП на фоне модуляции антенной системы;
• конструктивно весь пеленгатор вместе с приемником упакован в один блок, в котором также располагается индикатор пеленга и клавиатура;
• тракт радиоприема и обработки невосприимчив к ЧМ модуляции, которая используется в судовой связи. Для РП «Пихта» ЧМ ведет к развалу фазовой огибающей и отсутствию пеленгования;
• радиопеленгатор адаптирован для пеленгования вертолетов, для которых характерен эффект паразитной АМ/ФМ модуляции сигнала, вызванной вращением лопастей винта вертолета;
• автоматическая система контроля позволяет определить отказавший узел. Сейчас это выглядит очевидным, но в РП того времени такого функционала не было.

Покой флибустьеров

Команда РП «Пихта-2С». За антенной ее ведущий разработчик — Семен Ханцис, продолжает заниматься любимым делом только уже в другой стране -Don’t worry, be happy! Слева от меня — мой первый зам Александр Дзюба. Блок пеленгатора и антенна ждут погрузки на судно на очередные испытания

Возможности, которые предоставляла программная реализация, позволили исследовать и реализовать новые алгоритмы обработки сигнала. Они и были базовыми программными технологиями, получившими развитие в РП «Платан».

Блок Пихты-2С на фоне антенны, установленной на палубе судна. Съемка на причале в порту

Вся моя деятельность в рамках проекта «Пихта-2С» получила свое логическое завершение в кандидатской диссертации на тему «Оптимизация и пути реализации цифровой обработки сигналов в морских фазовых УКВ радиопеленгаторах». Диссертацию я защищал в Ленинграде, в ЛВИМУ им. адмирала С.О.Макарова, а диплом получал уже в Санкт-Петербурге, в Государственной Морской Академии — это была эпоха переименований и перемен.

Еще один штрих к коллективному портрету руководства конторы: когда из Питера пришло приглашение на вступительные экзамены в заочную аспирантуру, поехать мне не дали. Я не стал конфликтовать (хотя по законодательству имел полное право на учебный отпуск для вступительных экзаменов) и, потеряв год, взял обычный отпуск для повторного поступления. И тут, прознав про то что я собрался в Питер, контора пыталась мешать как могла, вплоть до угрозы увольнения. Вот так понимаешь и двигали прогресс — вечерами, тайком работали и тайком учились в аспирантуре.

Радиопеленгатор «Пихта-2С» стал поводом гордости для конторы и показателем ее технологических достижений. Продолжая это направление, я сделал еще один проект — встраиваемый РП для радиолокационного комплекса «Комар-2» Tesla Pardubice. В ходе этого проекта договорились с чешскими коллегами использовать образец «Пихты-2С» в аэропорту города Hradec Kralove. Там как раз наши военные покидали аэродром, и его перепрофилировали под гражданские нужды. Такими возможностями для промо своих изделий не пренебрегают, но и тут контора проявила свой норов: пеленгатор под демонстрационные цели в чешский аэропорт не отдадим, пусть покупают за 80 тыс. долларов. Естественно, после такой суммы разговор был завершен.

Приемный тракт РП, разработанный для Пихты-2С, контора так и не смогла воспроизвести. Сказалась потеря специалистов в лихие 90-е годы. Радиоприемник и радиостанцию для АРП «Платан» разрабатывала зеленоградская компания НЭЛС. Впрочем, к нынешним временам стиль торгово — закупочного кооператива в разработке вполне утвердился: очень выгодно выкупать продукт у малых компаний, не имеющих доступ к рынку, и продавать своему постоянному заказчику.

Секреты новой антенной системы Пихты-2С. Восьмиканальный коммутатор, генератор контроля антенны и все. Однополосного модулятора больше нет, с антенны идет два кабеля — канал кольцевого и центрального вибратора.