📄Работа №206771
Тема: Программирование приемника амплитудно-модулированных сигналов в программно-конфигурируемом радио RTL-SDR
Тип работы
Дипломные работы, ВКР
Предмет
Программирование
Объем:
76 листов
Год:
2020
Просмотров:
41
4760
руб.
🛒 Купить работу
Не подходит эта работа?
Закажите новую по вашим требованиям
Узнать цену на написание
Закажите новую по вашим требованиям
Представленный материал является образцом учебного исследования, примером структуры и содержания учебного исследования по заявленной теме. Размещён исключительно в информационных и ознакомительных целях.
Workspay.ru оказывает информационные услуги по сбору, обработке и структурированию материалов в соответствии с требованиями заказчика.
Размещение материала не означает публикацию произведения впервые и не предполагает передачу исключительных авторских прав третьим лицам.
Материал не предназначен для дословной сдачи в образовательные организации и требует самостоятельной переработки с соблюдением законодательства Российской Федерации об авторском праве и принципов академической добросовестности.
Авторские права на исходные материалы принадлежат их законным правообладателям. В случае возникновения вопросов, связанных с размещённым материалом, просим направить обращение через форму обратной связи.
Настоящий учебно-методический информационный материал размещён в ознакомительных и исследовательских целях и представляет собой пример учебного исследования. Не является готовым научным трудом и требует самостоятельной переработки.
📋 Содержание
РЕФЕРАТ 2
ВВЕДЕНИЕ 6
1 Анализ технического задания 8
2 Программно-конфигурируемое радиоКТЕ-SDR 10
2.1 Программно-конфигурируемое радио 10
2.2 Архитектура ПКР 11
2.3 Принцип работы ПКР 15
2.4 Аппаратная часть ПКР 18
2.5 Эволюция радиостанции ПКР 19
2.6 Анализ структуры радиоприемникаRTL-SDR 21
2.6 Выводы по разделу 2 27
3 Амплитудная модуляция и демодуляция 28
3.1 Амплитудная модуляция 28
3.1.1 Амплитудная модуляция с двумя боковыми составляющими с
переданной несущей (AM-DSB-TC) 28
3.1.2 Однополосная модуляция (AM-SSB) 34
3.2 АМ демодуляция 38
3.2.1 Прием и преобразование AM-DSB-TC сигналов в комплексную
основную полосу 38
3.2.2 Идеальная демодуляция 41
3.2.3 Демодуляция с частотным смещением 42
3.2.4 Некогерентная АМ демодуляция: Детектор огибающей 43
3.3 Выводы по разделу 3 49
4 Моделирование и программирование вMATLAB 50
4.1 Амплитудная модуляция в Matlab/Simulink 50
4.1.1 Моделирование AM-DSB-TC 50
4.1.2 Моделирование AM-SSB 53
4.2 АМ демодуляция 58
4.2.1 Детектирование огибающей 58
4.3 Демодуляция сигнала, принятого с эфира 62
4.4 Выводы по разделу 4 70
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 72
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 74
ПРИЛОЖЕНИЕ А 75
ПРИЛОЖЕНИЕ Б 76
ВВЕДЕНИЕ 6
1 Анализ технического задания 8
2 Программно-конфигурируемое радиоКТЕ-SDR 10
2.1 Программно-конфигурируемое радио 10
2.2 Архитектура ПКР 11
2.3 Принцип работы ПКР 15
2.4 Аппаратная часть ПКР 18
2.5 Эволюция радиостанции ПКР 19
2.6 Анализ структуры радиоприемникаRTL-SDR 21
2.6 Выводы по разделу 2 27
3 Амплитудная модуляция и демодуляция 28
3.1 Амплитудная модуляция 28
3.1.1 Амплитудная модуляция с двумя боковыми составляющими с
переданной несущей (AM-DSB-TC) 28
3.1.2 Однополосная модуляция (AM-SSB) 34
3.2 АМ демодуляция 38
3.2.1 Прием и преобразование AM-DSB-TC сигналов в комплексную
основную полосу 38
3.2.2 Идеальная демодуляция 41
3.2.3 Демодуляция с частотным смещением 42
3.2.4 Некогерентная АМ демодуляция: Детектор огибающей 43
3.3 Выводы по разделу 3 49
4 Моделирование и программирование вMATLAB 50
4.1 Амплитудная модуляция в Matlab/Simulink 50
4.1.1 Моделирование AM-DSB-TC 50
4.1.2 Моделирование AM-SSB 53
4.2 АМ демодуляция 58
4.2.1 Детектирование огибающей 58
4.3 Демодуляция сигнала, принятого с эфира 62
4.4 Выводы по разделу 4 70
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 72
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 74
ПРИЛОЖЕНИЕ А 75
ПРИЛОЖЕНИЕ Б 76
📖 Аннотация
В данной выпускной квалификационной работе разрабатывается и исследуется программный приёмник амплитудно-модулированных (АМ) сигналов на базе доступного аппаратного комплекса программно-конфигурируемого радио (ПКР) RTL-SDR. Актуальность исследования обусловлена растущим распространением технологии SDR, которая за счёт программной реализации функций физического уровня обеспечивает гибкость, универсальность и снижение стоимости радиоэлектронных систем, что особенно важно для образовательных и исследовательских задач. Основными результатами работы являются: анализ архитектуры и принципов работы ПКР, программирование и моделирование процессов модуляции и демодуляции АМ-сигналов в среде Matlab, а также успешная практическая реализация приёмника на платформе RTL-SDR для приёма реальных АМ-сигналов от высокочастотного генератора. Научная значимость заключается в систематизации подходов к построению SDR-приёмников, а практическая — в создании действующего учебного макета, который может быть использован в образовательном процессе при изучении дисциплины «Радиоприёмные устройства» для наглядной демонстрации принципов радиоприёма. Теоретической основой работы послужили исследования в области технологий ПКР, представленные в трудах Г.А. Фокина, В.А. Галкина, а также практические руководства по использованию RTL-SDR и Matlab от R.W. Stewart и T.F. Collins.
📖 Введение
Под программно-конфигурируемым радио (ПКР) понимают любое устройство передачи данных, в котором некоторые или все функции физического уровня определяются программно. В качестве примера можно привести современные смартфоны, потому что, большая часть обработки информационного сигнала производится в сигнальном процессоре (DSP).
Современное использование радиоустройств требует приведения оборудования к общему виду, чтобы оно имело возможность применения для различных задач и целей. В связи с этим и возникла идея SDR (Software Defined Radio, программно-конфигурируемое радио, ПКР).
С помощью программного обеспечения (ПО) один приёмопередатчик может быть настроен под множество различных форм сигнала. Такое устройство является ядром для построения множества систем, например, национальной общественной системы безопасности с универсальной совместимостью.
Технология SDR очень привлекательна для производителей, операторов беспроводной связи и военных служб из-за того, что одна аппаратная платформа может быть настроена с помощью специального ПО для приема большого количества форм сигналов. В результате такие аппаратные элементы как детекторы, смесители, фильтры, демодуляторы, модуляторы и усилители, становятся не нужны. В то же время получаем многофункциональную платформу, имеющую множество режимов работы и набор диапазонов частот, переключение между которыми осуществляется автоматически и динамически в технической части удалённым способом.
Актуальность данной работы выражается в том, что программно- конфигурируемое радио становится доминирующей технологией.
В наше время существует множество типов сигналов, в зависимости от типа модуляции, частоты и прочих факторов. И чтобы иметь возможность всех их принять требовалось бы множество оборудования.
Именно для этого была открыта технология SDR. Она позволяет принимать сигналы с разными частотами, модуляцией и т.д., так как большинство функций физического уровня выполняется в цифровом виде в DSP. Программно- конфигурируемое радио RTL-SDR способно принимать различные типы сигналов, что соответствует требованию для современных РПУ.
Сигнальный процессор берёт на себя большую часть функций, которые раньше выполнялись в аналоговых схемах. Этот подход очень удачен, учитывая гибкость программной реализации и возможность компенсации некоторых нежелательных эффектов, которые возникают в аппаратной части. Более того, программная реализация позволяет изменять и дополнять функционал устройства и улучшать его характеристики с минимальными затратами, устранить непрерывности.
Так как обработка сигнала происходит в цифровом виде, то необходимо программное обеспечение, которое бы позволяло изменять параметры приемника для приема определенного сигнала. Примерами таких ПО являются Matlab, SDR#, HDSDR.
Цель работы:Исследование программно-конфигурируемого радио RTL-SDR
Задачи работы:
- подобрать и изучить литературу, посвященной технологии программно- конфигурируемого радио и устройства RTL-SDR;
- разработать модель для исследования процессов модуляции и демодуляции, а также модель приемника амплитудно-модулированных сигналов с эфира;
- написать скрипт, задающий параметры информационного сигнала и несущей;
- провести тестирование работы модели.
Объект работы: программно-конфигурируемое радио RTL-SDR
Результаты работы могут быть использованы в ходе учебного процесса на кафедре инфокоммуникационных технологий (ИКТ) при преподавании предмета Радиоприемные устройства.
Современное использование радиоустройств требует приведения оборудования к общему виду, чтобы оно имело возможность применения для различных задач и целей. В связи с этим и возникла идея SDR (Software Defined Radio, программно-конфигурируемое радио, ПКР).
С помощью программного обеспечения (ПО) один приёмопередатчик может быть настроен под множество различных форм сигнала. Такое устройство является ядром для построения множества систем, например, национальной общественной системы безопасности с универсальной совместимостью.
Технология SDR очень привлекательна для производителей, операторов беспроводной связи и военных служб из-за того, что одна аппаратная платформа может быть настроена с помощью специального ПО для приема большого количества форм сигналов. В результате такие аппаратные элементы как детекторы, смесители, фильтры, демодуляторы, модуляторы и усилители, становятся не нужны. В то же время получаем многофункциональную платформу, имеющую множество режимов работы и набор диапазонов частот, переключение между которыми осуществляется автоматически и динамически в технической части удалённым способом.
Актуальность данной работы выражается в том, что программно- конфигурируемое радио становится доминирующей технологией.
В наше время существует множество типов сигналов, в зависимости от типа модуляции, частоты и прочих факторов. И чтобы иметь возможность всех их принять требовалось бы множество оборудования.
Именно для этого была открыта технология SDR. Она позволяет принимать сигналы с разными частотами, модуляцией и т.д., так как большинство функций физического уровня выполняется в цифровом виде в DSP. Программно- конфигурируемое радио RTL-SDR способно принимать различные типы сигналов, что соответствует требованию для современных РПУ.
Сигнальный процессор берёт на себя большую часть функций, которые раньше выполнялись в аналоговых схемах. Этот подход очень удачен, учитывая гибкость программной реализации и возможность компенсации некоторых нежелательных эффектов, которые возникают в аппаратной части. Более того, программная реализация позволяет изменять и дополнять функционал устройства и улучшать его характеристики с минимальными затратами, устранить непрерывности.
Так как обработка сигнала происходит в цифровом виде, то необходимо программное обеспечение, которое бы позволяло изменять параметры приемника для приема определенного сигнала. Примерами таких ПО являются Matlab, SDR#, HDSDR.
Цель работы:Исследование программно-конфигурируемого радио RTL-SDR
Задачи работы:
- подобрать и изучить литературу, посвященной технологии программно- конфигурируемого радио и устройства RTL-SDR;
- разработать модель для исследования процессов модуляции и демодуляции, а также модель приемника амплитудно-модулированных сигналов с эфира;
- написать скрипт, задающий параметры информационного сигнала и несущей;
- провести тестирование работы модели.
Объект работы: программно-конфигурируемое радио RTL-SDR
Результаты работы могут быть использованы в ходе учебного процесса на кафедре инфокоммуникационных технологий (ИКТ) при преподавании предмета Радиоприемные устройства.
✅ Заключение
В данной выпускной квалификационной работе рассматривается основные сведения по технологии программно-конфигурируемого радио, особенности и методы построения программно-конфигурируемого радио SDR. Описаны основные архитектуры. Указаны главные проблемы развития технологии SDR.
Было исследовано устройство RTL-SDR. Произведено программирование и моделирование процессов модуляции/демодуляции и приемника амплитудно- модулированных сигналов
Были смоделированы модели, описывающие процессы модуляции, демодуляции. Проведено тестирование этих моделей тестовыми сигналами, параметры которых задаются программно.
С помощью программно-конфигурируемого радио RTL-SDR приняли амплитудно-модулированный сигнал с эфира. Модулированный сигнал был получен с помощью ВЧ генератора АМ колебаний.
Результаты работы могут быть использованы в ходе учебного процесса на кафедре инфокоммуникационных технологий (ИКТ) при преподавании предмета Радиоприемные устройства.
Дальнейшей целью является совершенствование взаимодействия ПО Matlab с программно-конфигурируемым радио RTL-SDR.
Нельзя сказать, что технология Software Defined Radio является молодой, поскольку военные уже давно используют ее в своей аппаратуре. С коммерческой же точки зрения технологию можно считать довольно молодой и быстро развивающейся. Компоненты для цифровой обработки сигналов, аналого-цифрового преобразования совершенствуются и дешевеют с каждым днем, что постоянно приближает выход технологии SDR в массы. Как было показано в работе, сложность конструкции традиционных трансиверов существенно выше, чем у SDR, не говоря уже об отсутствии у первых какой-либо гибкости, так необходимой в современных условиях быстро изменяющихся стандартов.
Было исследовано устройство RTL-SDR. Произведено программирование и моделирование процессов модуляции/демодуляции и приемника амплитудно- модулированных сигналов
Были смоделированы модели, описывающие процессы модуляции, демодуляции. Проведено тестирование этих моделей тестовыми сигналами, параметры которых задаются программно.
С помощью программно-конфигурируемого радио RTL-SDR приняли амплитудно-модулированный сигнал с эфира. Модулированный сигнал был получен с помощью ВЧ генератора АМ колебаний.
Результаты работы могут быть использованы в ходе учебного процесса на кафедре инфокоммуникационных технологий (ИКТ) при преподавании предмета Радиоприемные устройства.
Дальнейшей целью является совершенствование взаимодействия ПО Matlab с программно-конфигурируемым радио RTL-SDR.
Нельзя сказать, что технология Software Defined Radio является молодой, поскольку военные уже давно используют ее в своей аппаратуре. С коммерческой же точки зрения технологию можно считать довольно молодой и быстро развивающейся. Компоненты для цифровой обработки сигналов, аналого-цифрового преобразования совершенствуются и дешевеют с каждым днем, что постоянно приближает выход технологии SDR в массы. Как было показано в работе, сложность конструкции традиционных трансиверов существенно выше, чем у SDR, не говоря уже об отсутствии у первых какой-либо гибкости, так необходимой в современных условиях быстро изменяющихся стандартов.
ИЛИ
Поиск аналога
📕 Список литературы
🖼 Скриншоты
🛒 Оформить заказ
⚡ Работу высылаем в течении 5 минут после оплаты.