В связи с колоссальным количеством открытий в естественнонаучных областях знаний и последующим бурным развитием науки и техники в XX в. (в особенности, радиоэлектроники) выросли объёмы передаваемой информации по различным каналам связи, особенно по беспроводному каналу с помощью радиоволн. Вскоре стала очевидна необходимость борьбы с такими явлениями, как наложение сигналов различных приёмо-передающих устройств и влияние шумов естественного и искусственного происхождения. Одним из наиболее эффективных средств выделения информационной составляющей сигнала на фоне помех стал метод синхронного детектирования - во многом благодаря его способности сохранять соотношение сигнал/шум. Поэтому данный тип детектирования сигнала изучается студентами старших курсов Института физики Казанского федерального университета при выполнении лабораторных работ в рамках курса статистической радиофизики.
Простейшая блок-схема синхронного детектора содержит два основных блока:
1. Смеситель (умножитель) принимаемого и опорного сигналов;
2. Фильтр низких частот.
На входы умножителя поступают два гармонических сигнала: опорный сигнал, частота и амплитуда которого постоянны, и модулированный информационный сигнал. Выходной сигнал умножителя представляет собой две гармонические составляющие с суммарной и разностной частотами. Фильтр низких частот не пропускает высокочастотную составляющую сигнала, в результате чего на выходе устройства окажется сигнал с разностной частотой [1].
Если осуществить задержку опорного сигнала во времени, то его начальная фаза изменится. Информация об изменении фазы сохранится в выходном сигнале синхронного детектора. Следовательно, задержка опорного сигнала может быть использована в качестве средства изменения фазы детектированного сигнала. Это осуществляется за счёт использования в синхронном детекторе блока изменения фазы опорного сигнала.
Таким образом, была выработана цель работы:
Разработать учебный стенд на основе лабораторной работы «Синхронное детектирование при флуктуационных помехах» курса статистической радиофизики.
Поставленная цель потребовала решения следующих задач:
1. изучить особенности системы управления платформой NI ELVIS II;
2. освоить принципы работы аналоговых фазовращателей и показать их реализацию;
3. изучить язык конфигурирования цифровых устройств Verilog;
4. реализовать систему управления на языке Verilog;
5. спроектировать учебный стенд под указанную лабораторную работу.
В результате данной работы был разработан макетный образец лабораторного стенда для лабораторной работы «Синхронное детектирование при флуктуационных помехах» курса статистической радиофизики.
Были решены следующие задачи:
• Изучены особенности устройства и принципы работы платформы NI ELVIS II;
• Спроектирован учебный стенд под лабораторную работу «Синхронное детектирование при флуктуационных помехах»;
• Создан макетный образец блока аналогового фазовращателя;
• Реализована и проверена система управления данным блоком на языке Verilog;
• Полученные данные при тестировании блока аналогового фазовращателя удовлетворяют изначально предъявленным техническим требованиям.
В ближайшее время планируется создание учебного стенда, физически и электрически совместимого со станцией NI ELVIS II, и проверка его работоспособности совместно с сотрудниками НИЛ «СВЧ проектирование и радиотелекоммуникации» Института физики КФУ.
