Высокотехнологичная Россия. Продукты и технологии компании «ПетроИнТрейд» и команды «НАВИА»

Журнал РАДИОЛОЦМАН, апрель 2019

ВЫСОКОТЕХНОЛОГИЧНАЯ РОССИЯ

Юрий Петропавловский

Один из крупнейших российских дистрибьюторов электронных компонентов и разработчик высокотехнологичных радиоэлектронных продуктов «ПетроИнТрейд» (г. Санкт-Петербург, в настоящее время PT Electronics) уже более четверти века возглавляет Юрий Владимирович Шумилин (Рисунок 1). Свою деятельность компания начала в 1992 году с оптовых поставок видеоаппаратуры, в частности видеомагнитофонов «Daewoo-Позитрон DVR-4561D» (Рисунок 2), производимых совместным предприятием «ДЭУ-Позитрон» (СП Санкт-Петербургского НПО «Позитрон» и Южнокорейской компании Daewoo).

Рисунок 1.	Основатель и руководитель компании «ПетроИнТрейд» Юрий Шумилин.

В это же время в копании приступили к разработкам различных устройств, расширяющих функциональность телевизоров, для чего было создано совместное предприятие с партнерами из Литвы и Польши. Созданное СП наладило выпуск декодеров телетекста, потребителями которых стали некоторые телевизионные заводы. Был также разработан спутниковый тюнер, предназначенный для установки практически в любой телевизор. В 1994 году на конференции по проблемам и перспективам телевидения в Москве «ПетроИнТрейд» представила первый в России отечественный 4-кадровый модуль «кадр в кадре», встроенный в телевизор «Радуга» завода имени Н. Г. Козицкого в Санкт-Петербурге.

Рисунок 2.	Видеомагнитофон «Daewoo-Позитрон DVR-4561D.

В 1993 году состоялась знаковая встреча руководства «ПетроИнТрейд» и полупроводниковой компании ITT Semiconductors из Германии (входила в корпорацию ITT Intermetall, в 1997 году приобретена компанией Micronas), положившая начало сотрудничеству в области разработки цифровых телевизионных устройств на элементной базе ITT Semiconductors. К созданию цифровых устройств для телевизоров в «ПетроИнТрейд» были привлечены высококвалифицированные специалисты, начавшие разработку телевизоров с цифровой обработкой сигналов и управлением.

В 1994 году компания «ПетроИнТрейд» получила патент на первый отечественный телевизор 7-го поколения по технологии DIGIT-3000 компании ITT Semiconductors. Разработанные цифровые блоки были вмонтированы в телевизоры «Радуга», «Садко» (г. Новгород), «Чайка» (г. Нижний Новгород), «Горизонт» (г. Минск), которые были продемонстрированы директорам телевизионных заводов и руководству телевизионной отрасли России. Немецкие партнеры из ITT Semiconductors квалифицировано объяснили руководителям выгоду от внедрения цифровой технологии. В результате ряд директоров приняли решение о подготовке к производству таких телевизоров.

Патент на DIGIT-3000 компания «ПетроИтТрейд» продала пяти телевизионным заводам, а сама стала официальным дистрибьютором электронных компонентов ITT Semiconductors. В то время на российском рынке доминировали зарубежные телевизоры, с которыми вполне могли бы конкурировать перспективные отечественные телевизоры с цифровой обработкой 7-го поколения. Однако из-за неблагоприятной промышленной политики государства телевизионные предприятия не могли накапливать капитал и развиваться, что фактически привело к вытеснению отечественных производителей японскими, корейскими и китайскими, а технология DIGIT-3000 не была реализована. А вот предыдущая технология DIGIT-2000 нашла применение как в зарубежных телевизорах различных производителей, так и в белорусских телевизорах «Горизонт» 6-го поколения, причем в аппаратах из Минска применялись микросхемы собственного производства. Особенности устройства телевизоров с цифровой обработкой сигналов, выполненных по технологии DIGIT-2000, приведены в [1].

Рисунок 3.	Микросхема VPC3230D.

Коротко рассмотрим особенности некоторых основных микросхем, входящих в комплект DIGIT-3000. Следует отметить, что после приобретения ITT Semiconductors компанией Micronas в 1997 году спецификации на микросхемы ITT уже выпускались под брендом Micronas Intermetall, в том числе и разработанные до 1997 года.

• VPC3200А, VPC3210A, VPC3201B, VPC3211B (спецификации 1996 г.) – цифровые видеопроцессоры семейства DIGIT-3000, в которое также входят такие микросхемы, как VPC3230D (Рисунок 3), CIP3250A, DDP3300A, TPU3040 и другие. Видеопроцессоры предстают собой однокристальные БИС для обработки видеосигналов в форматах экрана 4:3 и 16:9 и частотами кадров 50/ 60/ 100/ 120 Гц, выполненные по 0.8-микронной КМОП технологии в корпусах PLCC-68. Микросхемы обеспечивают декодирование сигналов НТСЦ, ПАЛ и СЕКАМ с трех композитных входов и одного S-Video входа. Микросхемы VPC3200A и VPC3210A содержат встроенные гребенчатые фильтры для разделения сигналов яркости и цветности с задержкой на 2 строки при частоте полей 50 Гц и 100 Гц, соответственно. Во входных блоках микросхем установлены аналоговые усилители с АРУ и фиксаторами уровня, нивелирующие изменения уровня входных сигналов в пределах от –4 дБ до +6 дБ (номинальный уровень видеосигналов 1 В). Преобразование входных аналоговых сигналов в цифровые обеспечивают два 8-разрядных АЦП с тактовой частотой 20.25 МГц. Микросхемы также обеспечивают формирования синхроимпульсов и импульсов гашения для блоков строчной и кадровой развертки.
   
• VPC3205C, VPC3215C (1998 г.) – усовершенствованные цифровые видеопроцессоры семейства DIGIT-3000. Основные отличия от описанных выше микросхем: встроенный гребенчатый фильтр на 4 строки, 4 композитных входа, интерфейс управления I²C.
   
• CIP3250A (1996 г.) – процессор компонентных сигналов изображения, обеспечивающий преобразование аналоговых компонентных сигналов RGB или YUV в цифровые компонентные сигналы YUV 4:1:1, YUV 4:2:2 или RGB 4:4:4.
   
• TPU3035, TPU3040 (1996 г.) – процессоры телетекста стандарта WST (World System Teletext).
   
• DDP3300A (1996 г.) – однокристальный процессор разверток и формирователь экранных меню.

В 1995 году компания начала активно заниматься исследованиями рынка дистрибуции электронных компонентов, а в 1998 году вошла в состав созданной в том же году Ассоциации российских дистрибьюторов электронных компонентов (АРДЭК). В 1990-годы в мире и в России бурно развивалась телекоммуникационная отрасль, в стране работали десятки предприятий по производству телекоммуникационной аппаратуры. В этом направлении «ПетроИнТрейд» успешно сотрудничала с шведской компанией Ericsson, поставляя ее компоненты российским предприятиям. Для более успешного продвижения продукции совместными усилиями «ПетроИнТрейд» и «Эрикссон Микроэлектроника АБ» в Военной академии связи (г. Санкт-Петербург) была создана научно-техническая лаборатория, в которой российские разработчики телекоммуникационной аппаратуры могли детально (и бесплатно) изучить особенности применения компонентов Ericsson.

Другим перспективным направлением деятельности «ПетроИнТрейд» стало продвижение компонентов компании STMicroelectronics для аппаратуры спутниковой навигации GPS. Потребителями электронных компонентов для этого направления стали многие российские предприятия автомобильной, судостроительной и военной промышленности.

Работа в качестве дистрибьютора электронных компонентов существенно не отразилась на инновационной составляющей деятельности «ПетроИнТрейд». В «нулевые» годы в компании была принята особая стратегия взаимодействия с ведущими зарубежными производителями электронных компонентов и отечественными заказчиками на основе долговременных контрактов. При этом нередко компания являлась «генератором идей» для заказчиков, предлагая адаптировать передовые решения зарубежных компаний к конкретным требованиям производства на предприятиях заказчиков в России. Фактически, «ПетроИтТрейд» обеспечивала трансфер инновационных решений, обеспечивая техническую поддержку при разработке конкурентоспособных изделий и поставляя электронные компоненты для их производства. К середине 2000-х годов у компании было около сотни крупных отечественных предприятий, так называемых «Топ-сто» заказчиков, с которыми у «ПетроИнТрейд» были фактически постоянные партнерские отношения. Такие же постоянные партнерские отношения на основе годовых контрактов сложились у компании и с рядом ведущих производителей электронных компонентов, узлов и законченных изделий.

В 2006 году в компании была разработана программа развития на пятилетку (с 1 января 2007 года до 31 декабря 2011 года), которая предусматривала вхождение «ПетроИнТрейд» в пятерку ведущих российских дистрибьюторов электронных компонентов, увеличение оборота до 100 млн долл. и подготовку к выходу на международный уровень. И, несмотря на кризис 2008 года, поставленные задачи были выполнены. В период действия программы, в соответствии с политикой привлечения только ключевых клиентов и работы только с производителями (брендами), на которые у компании есть франшиза, клиентская база не превышала 1000 предприятий, а продажи небрендовых продуктов сократилась с 30% до 8%. Причем эти продукты остались только в поставках для предприятий ВПК. В этой связи можно отметить, что в компании имеется сертификационная военная испытательная лаборатория, в которой клиенты из оборонной сферы могут проводить испытания всех закупаемых компонентов.

Актуальность сертификационных испытаний электронных компонентов для специальной и военной аппаратуры в последние годы не подлежит сомнению не только в России, но и вообще на мировом рынке специальной электроники. Дело в том, что количество разного рода подделок, контрафакта, перемаркированных или не соответствующих специальным требованиям компонентов все время увеличивается. (Специальные компоненты дороги, поэтому есть немало желающих на этом заработать). А отказы военной, космической и другой специальной техники приводит к тяжелым последствиям. Например, у всех на слуху неудачные запуски спутников, в ряде случаев произошедшие из-за выхода из строя электронных компонентов. Решить проблемы «ненадлежащих» специальных электронных компонентов в значительной мере могут сертификационные испытательные лаборатории. Испытания работы ПЛИС в сертификационной лаборатории «ПетроИнТрейд» показаны на Рисунке 4.

Рисунок 4.	В сертификационной лаборатории «ПетроИнТрейд».

В начале 2011 года в компании было создано подразделение для разработки и производства беспроводных устройств под зарегистрированным торговым знаком НАВИА (принадлежит ООО «ПетроИнТрейд»). Такое же название получила и команда разработчиков этой аппаратуры под руководством Владимир Осадчего (Рисунок 5). В том же году командой НАВИА были разработаны и запущены в производство несколько изделий для спутниковой навигации.

Рисунок 5.	Руководитель команды НАВИА Владимир Осадчий.

GL8088s – перспективный ГЛОНАСС/GPS-модуль (приемник) с пониженным энергопотреблением, выполненный на базе микросхемы STA8088FG компании STMicroelectronics. Производство модулей размещено на российских предприятиях. Для обеспечения полной совместимости по выводам с распространенными спутниковыми модулями (ГеоС-1М, S3335G2F и др.) модуль выполнен в форм-факторе 33.2 × 22.5 мм на печатной плате толщиной 1.5 мм. Для разработчиков конечных изделий НАВИА выпускает демонстрационную плату NAVIA GPS-GLONASS Demoboard, которую можно подключить к ПК через интерфейс USB.

Модуль GL8088s оснащен двум интерфейсами UART с 3.3 В КМОП-входами/выходами, через которые навигационная информация передается в формате NMEA0183, широко используемом в судовом оборудовании (NMEA – National Marine Electronics Association – Национальная ассоциация морской электроники, объединяет северо-американских производителей и дистрибьюторов морской электроники). Модуль обеспечивает вычисление текущих координат и скорости объекта в реальном масштабе времени, а также формирует секундные метки времени с высокой точностью. Приемник производит параллельную обработку сигналов в 32-измерительных каналах навигационных систем ГЛОНАСС (частотный диапазон L1, 1597.42 МГц, 1605.9 МГц, CT-код) и GPS (L1, 1575.43 МГц, C/A-код). Модуль может работать как в автономном, так и в дифференциальном (с внешними поправками) режимах.

Приемник обеспечивает высокую точность определения координат (2 м в плане, 4 м по высоте) и скорости объекта (0.05 м/с), обладает высокой чувствительностью (–155 …–145 дБм) и имеет встроенную систему подавления внешних помех. Максимальная высота объекта 18 км, максимальная скорость 515 м/с. Время, необходимое для снятия первых данных о координатах при холодном старте составляет 35 с, при горячем старте (из дежурного режима) – 1 с. Ток потребления модуля при напряжении питания 3.3 В находится в пределах 35-75 мА, в зависимости от режима и используемых ГНСС.

Модуль (приемник) ML8088s выполнен в 22-выводном корпусе с размерами 15 × 13 × 2 мм (печатная плата не используется). По электрическим характеристикам он практически не отличается от модуля GL8088s.

Ключевыми элементами обоих приемников являются микросхемы STA8088FG, входящие в семейство TESEO II компании STMicroelectronics. Микросхемы семейства поддерживают 4 спутниковые системы навигации – GPS, ГЛОНАСС, ГАЛИЛЕО, QZSS и выпускаются в корпусах VFQFPN56 с размерами 7 × 7 × 0.85 мм или BGA169 в четырех вариантах (STA8088EXA/EX/FGA/FG). Микросхемы выполнены на основе процессорного ядра ARM946 с тактовой частотой 208 МГц и ОЗУ емкостью 256 Кбайт. Микросхемы содержат ВЧ-блоки (RF Front end), от 3 до 8 каналов АЦП, интерфейсы UART, SPI, MSP, SD, USB 2.0, I²C, CAN, GPIO. Внешний вид модулей GL8088s, ML8088S и микросхемы STA8088 показан на Рисунке 6.

Рисунок 6.	Модули GL8088s, ML8088s, микросхема STA8088.

Рассматриваемые приемники НАВИА поддерживают работу в дифференциальном режиме с двумя внешними источниками сигналов дифференциальной коррекции (СДК). Для этого режима можно использовать поправки, передаваемые спутниковыми системами SBAS (Satellite Based Augmentation System) или передаваемые в модуль по протоколу RTCM SC-104. (RTCM – Radio Technical Commission for Maritime Service – международная некоммерческая организация по стандартизации радиотехнических средств морской навигации и связи; SC-104 – специальный комитет RTCM по спутниковым СДК). В мире действует несколько систем SBAS, базирующиеся на различных действующих спутниковых системах; системы дифференциальных поправок могут быть региональными и глобальными. Из наиболее известных – это WAAS (поддерживается Федеральным управлением гражданской авиации США), EGNOS (поддерживается Европейским космическим агентством), СДКМ – система дифференциальной коррекции и мониторинга ГНСС ГЛОНАСС. Применение СДК увеличивает точность определения координат примерно на 20%.

Наземные системы СДК могут передавать данные о поправках через сети сотовой связи, специальные станции в УКВ и СВ диапазонах и по другим каналам. В любом случае для использования сигналов СДК в навигационном оборудовании необходим приемник таких сигналов, с выхода которого они подаются в модули НАВИА в формате RTCM SC-104. Применение сигналов наземных систем СДК может повысить точность определения координат до 40%.

Для поддержки производителей и разработчиков спутниковых приемников в компании «ПетроИтТрейд» была создана лаборатория «Глонасснави», оснащенная всем необходимым оборудованием и измерительной техникой, включая симуляторы спутниковых сигналов. Высококвалифицированные специалисты лаборатории обеспечивают гарантийное обслуживание потребителей модулей, могут производить анализ схемотехнических и конструктивных решений конечной аппретуры заказчиков, а также разрабатывать специальные решения на базе чипов STA8088FG по требованиям клиентов.

Литература