Введение 4
1 ГЛОНАСС и его радиосигналы
1.1 Основные сведения 6
1.2.1 Структура навигационных радиосигналов системы Глонасс ...8
1.2.2 Состав и структура навигационных сообщений спутников системы
Глонасс 10
2. Обработка сигнала
2.1 Характеристики узкополосного сигнала 12
2.2 Дискретизация узкополосного сигнала 15
2.3 Аналого-Цифровые Преобразователи 21
2.3.1 Параллельные АЦП 21
2.3.2 АЦП последовательного приближения 23
3 Средства разработки и инструментарии
3.1 Altera 31
3.1.2 Направленность платы ДЕ-2 32
3.1.3 Возможности платы ДЕ-2 и сопутствующий материал 32
3.1.4 Элементы платы DE-2 33
3.2 Quartus II web-edition 36
3.2.1 Общий вид. Создание директории 36
3.2.2 Начинаем новый проект 37
3.3 Язык Verilog(общие и некоторые дополнительные сведения) 53
3.3.1 Операторы 55
3.3.2 Числа в Verilog 55
3.3.3 Цепи в Verilog (Nets) 57
3.3.4 Регистры (Registers) 57
3.3.5 Векторы (Vectors) 59
3.3.6 Массивы (Arrays) 60
3.3.7 Регистровые файлы (Memories) 60
3.3.8 Элементы с третьим состоянием (Tri-state) 61
3.3.9 Операторы Verilog 63
3.4 Anadigm
3.4.1 ПАИС 69
3.4.2 САПР AnadigmDesigner®2 70
3.4.3 Некоторые особенности AnadigmDesigner®2 71
3.4.4 Создание нового проекта 73
3.4.5 Обзор модуля AN221E04 85
4. Практическая часть
4.1 Аналоговая составляющая. Anadigm 89
4.2 Цифровая составляющая. Altera 95
Итоги и выводы 102
Список литературы 103
Приложение 105
Исследования ионосферы, определение концентрации электронов, полного электронного содержания осуществляют, главным образом,
посредством радиозондирования. И одним из эффективных методов таких исследований является определение доплеровского сдвига частоты (ДСЧ) радиосигнала, проходящего через ионосферу. И здесь одним из относительно недорогих и популярных подходов является определение ДСЧ радиосигналов навигационных спутников.
Для таких измерений мы в лаборатории «НИЛ РФ» кафедры радиоэлектроники можем использовать цифровой широкополосный приемник AR-ONE и принимать сигналы ГЛОНАСС - GPS. Однако, непосредственно получить оценку ДСЧ этот приемник не позволяет, нет необходимых устройств обработки сигналов. Поэтому в данной работе мне была поставлена цель дооснастить приемник AR-ONE необходимыми устройствами для поддержки НИР, выполняемых в лаборатории. Этим определяется актуальность и цель данной работы.
Кроме того, дооснащение приемника реализуется на основе модулей ПЛИС и ПАИС, и которые в дальнейшем планируется использовать в учебном процессе. Работа на ПЛИС и ПАИС, освоение разработок на их основе весьма актуально для нашей лаборатории микроэлектроники, для выполнения лабораторных и курсовых работ. Поэтому мне было предложено детально описывать все этапы освоения средств проектирования и создания проекта.
В соответствии с поставленной целью решались следующие задачи:
1) Ознакомление с темой ДСЧ в ионосфере.
2) Изучение принципов работы приемника AR-ONE, ПЛИС и ПАИС, а также программных инструментов разработки на основе этих устройств.
3) Реализация каскадного полосового фильтра на базе ПАИС.
4) Реализация АЦП посредством ПЛИС и ПАИС.
5) Разрабтка ПО для расчета ДСЧ получаемых сигналов.
6) Анализ работы прибора в целом.
7) Оценка ДСЧ в реальном эксперименте.
1. В ходе выполнения данной работы был получен радиосигнал ГЛОНАСС посредством приемника AR-ONE, собран макет устройства для определения ДСЧ и сделана оценка ДСЧ радиосигнала ГЛОНАСС, точность порядка 1 Гц. Таким образом, поставленная цель достигнута, задачи решены.
2. Для получения большей точности (за счет большей частоты выборки) требуется большее быстродействие ПАИС. Достоверность результатов работы подтверждается как совпадением повторных экспериментов (измерений ДСЧ), так и по данным других исследователей: Петрова И.Р. «Использование доплеровского метода наклонного радиозондирования для изучения ионосферных возмущений».
3. Таким образом, было показано, что с помощью устройств, реализованных на ПЛИС и ПАИС можно достаточно быстро и эффективно дооснастить стандартный приемник для проведения эксперимента с ДСЧ, и при необходимости легко перестроить прибор для выполнения других задач.
4. Детальное описание работы с ПЛИС и ПАИС ляжет в основу соответствующего практикума лаборатории микроэлектроники кафедры.
