Введение 3
Глава 1 6
1.1 Ионосфера 6
1.2 Вертикально зондирование ионосферы 8
1.3 Принцип зондирования ионосферы с помощью ЛЧМ-ионозонда 11
1.4 Язык Verilog НИЦобщие сведения) 13
1.5 Среды разработки Quartus II Web Edition и ModelSim Altera 15
1.6 Радиоприемное устройство РПУ Р339 «Катран» 16
1.7 Программируемая логическая интегральная схема Max II 19
Глава 2 21
2.1 Структурная схема ЛЧМ-приемника 21
2.2 Структурная схема реализованной системы управления ЛЧМ-приемником .. 23
2.3 Модуль управления преселекторам 24
2.3.1 Главный модуль блока управления преселектором 24
2.3.2 Модуль сдвигового регистра 25
2.3.3 Модуль переключения потока данных 28
2.3.4 Модули переключения фильтров РПУ Р339 «КАТРАН» 31
2.4 Описание модуля управления цифровым синтезатором частоты AD9852 34
2.5 Модуль реализации связи с GPS 39
Заключение 42
Список литературы 43
Приложение
В развитии современной науки и техники системы управления играют важную роль. Для оперативного сбора и обработки данных в настоящее время преобладает использование ПК. Из чего возникает необходимость простого и быстрого подключения устройства для интеграции в измерительную систему.
Возможность подключения и управления измерительными устройствами через ПК позволяют объединять их сложные системы и делать процесс измерения понятным пользователю. Простота в построении систем автоматического эксперимента позволяет не акцентировать внимание на этих вопросах и уделить больше времени и сил исследователя для более важных и фундаментальных задач.
Одним из экспериментов, когда автоматизация его проведения играет немало важную роль, является зондирование ионосферы непрерывным линейно-частотно модулированным (ЛЧМ) радиосигналом.
Известный факт, что короткие радиоволны (далее КВ) могут распространяться на многие тысячи километров путем многократных последовательных отражений от ионосферы и земной поверхности и для этого не требуется передатчиков большой мощности. Это свойство КВ используется при построении систем дальней радиосвязи. Однако таким системам присущи и значительные недостатки. Самым основным из них является неустойчивость, обусловленная изменчивостью во времени условий распространения радиоволн на ионосферных линиях связи. Для определения этих изменений и перестройки принимающего и передающих комплексов используется зондирование ионосферы. Соответственно, чем
быстрее будет возможность определять и реагировать на изменения в канале связи, тем более стабильную связь будет обеспечена.
Исторически сложилось, что в КФУ для ионосферных исследований используется радиоприемное устройство КВ диапазона «Катран». Однако, в связи с ограниченностью функционала данного типа приемников процесс подключения к ПК, позволяющего производить автоматическую настройку и управление устройством, было невозможным. Следовательно, необходимо создание новой системы управления на базе РПУ для нивелирования существующих недостатков.
Реализация новой системы управления с возможностью сопряжения с ПК является целью данной квалификационной магистерской работы. Разработка данной системы было произведено на базе ПЛИС компании Altera на языке Verilog HDL. В качестве интерфейса связи с ПК был выбран RS232 в сочетании с переходником USB-RS232.
В процессе достижения поставленной цели потребовала от решения следующих задач:
1. Изучения особенностей системы управления РПУ «Катран»
2. Разработка структуры новой системы управления
3. Создание модулей приема-передачи информации по интерфейсу RS-232 и SPI
4. Выявление особенностей управления цифровым синтезатором частоты AD9852
5. Реализация блока управления цифровым синтезатором частоты AD9852
6. Построение системы связи с GPS приемником
7. Создание системы управления блоками преселекторов
В ходе выполнения данной дипломной работы была достигнута цель и реализованы все поставленные задачи:
1. Разобраны и учтены особенности системы управления РПУ «Катран»
2. Разработна структура новой системы управления
3. Реализованы модули приема-передачи информации по интерфейсу RS-232 и БР1не
4. Изучены особенности управления цифровым синтезатором частоты AD9852
5. Создан блок управления цифровым синтезатором частоты AD9852
6. Построена система связи с GPS приемником
7. Реализована система управления блоками преселкторов
8. Полученная система, была собрана и отлажена
Полученная система позволяет производить автоматическое перестроение и прием данных с ПК без использования дополнительных средств. Так же приемник может быть интегрирован в измерительные систему, где передача данных осуществляется с помощью протокола RS- 232, необходимо лишь соблюдать формат передаваемого приемнику сообщения
