Содержание 2
Введение 4
Глава 1. Этапы развития радиоприёмной техники 6
1.1 Искровой генератор Герца 6
1.2 Детекторный приёмник 7
1.3 Приёмник прямого усиления 8
1.4 Гетеродинный и супергетеродинный приёмники 9
1.5 Цифровой приёмник 12
Глава 2. Методы исследования ионосферы 16
2.1 Структура ионосферы 16
2.1.1 Слой D 18
2.1.2 Слой E 18
2.1.3 Слой F 19
2.1.4 Слой ES 19
2.2 Методы исследования ионосферы 19
2.2.1 Вертикальное зондирование 20
2.2.2 Наклонное и Возвратно-наклонное зондирование 21
2.2.3 Когерентное и некогерентное рассеяние назад 23
2.2.4 Просвечивающее зондирование 24
2.2.5 Камера свечения неба 25
Глава 3. Разработка приёмной системы 26
3.1 Анализ конструкции коротко -импульсного ионозонда «Циклон» 26
3.2 Структура аппаратной части дипломного проекта 30
3.2.1 Цифровой приёмник Rohde & Schwarz EB510 30
3.2.2 Плата цифрового приёма ADP201P4 33
3.2.3 Вспомогательная плата для работы с модулем GPS 39
3.3 Программная часть проекта 40
3.3.1 Программа ADC&DDC 41
3.3.2 Программа Bridge 42
3.3.3 Программа Pion Control 45
Глава 4. Анализ полученных результатов 47
Заключение 53
Список литературы 54
Приложения 57
Ионосфера является одним из важнейших слоёв в составе атмосферы, на её высотах происходит поглощение космического излучения, смертельно опасного для всего живого на Земле. Поглощая большую часть излучения, этот слой сильно ионизируется и интенсивность этой ионизации зависит от такого фактора как степень освещённости Солнцем. Поэтому изучение ионосферы вызывает обширный интерес у учёных во всём мире.
Повышенное внимание связано ещё и с тем, что она способна отражать радиоволны с частотой до 30 МГц. Это свойство до сих пор используется для организации каналов связи в длинноволновом (ДВ) и коротковолновом (КВ) диапазонах частот. Например, его активно используют радиолюбители по всему миру, а также военные и экстренные службы для организации резервных каналов связи.
Кроме того, на отражательной способности ионосферы базируется один из первых и по сей день используемый метод её исследования - радиозондирование. Существует множество других способов наблюдения за ионосферой: радиозатменный метод, камера свечения неба и др. Несмотря на это , радиозондирование остаётся ведущим методом исследования , по результатам которого часто проверяется правильность остальных.
Для осуществления радиозондирования необходимо иметь устройство(а) позволяющее(ие) излучать и принимать радиоволны. Долгое время эту роль выполняли аналоговые приёмники и передатчики, но из -за несовершенства технологий на тот момент эти устройства получались слишком громоздкими, сложными в эксплуатации и плохо подходили для автономной работы.
Кардинально ситуация изменилась за последние десятилетия, когда произошёл резкий скачок в области вычислительной техники. С активным внедрением цифровых систем в радиоприборы их габариты и масса были
значительно уменьшены, а надёжность измерительных систем увеличена. Дальнейшая интеграция с вычислительными системами (такими как, например, компьютер) способствовала появлению новых методов обработки данных, что вместе с современными схемотехническими решениями позволило значительно увеличить точность проводимых измерений.
Целью данной работы является создание программно-аппаратного комплекса на основе цифрового приёмника, который осуществляет разнесённый приём сигнала коротко-импульсного ионозонда «Циклон». Для достижения поставленной цели необходимо было выполнить следующие задачи:
1. Выбрать аппаратную базу для реализации цифрового приёмника из существующих на данный момент готовых решений.
2. Модернизировать выбранную аппаратную базу для осуществления совместной работы с коротко-импульсным ионозондом.
3. Разработать программу управления и сбора данных для персонального компьютера.
1. Найдена и изучена аппаратная платформа ADP201P4+ADMDDC4x16 v.3.0, на базе которой реализован цифровой приёмник;
2. Разработано программное обеспечение, выполняющие управление цифровым приёмом сигнала импульсного ионозонда «Циклон»:
• Написаны программы для сигнальных процессоров, реализующие сбор данных с субмодуля ADMDDC4x16 v.3.0 и канал передачи данных между платой и компьютером.
3. Проведены стендовые и полевые испытания готового комплекса, итоговые характеристики системы указаны в таблице 4.
