11.07.2011, Состояние имитатора сигналов на июль 2011

Содержание

1 Предыстория
2 Где это лежит
3 Что это даёт
4 Спектры процессов
5 Состав экспериментальной установки
6 Планы на будущее

Предыстория

Я затеял ветку в SVN по имитатору сигналов в начале года, а сами исходники были созданы неизвестно уже когда. Всё было не доделано до конца, как всегда. Но стоило день-другой посидеть в спокойной обстановке, и имитатор заработал!

Где это лежит

Имитатор сейчас находится в SVN, в ветке Imitator_20110107. В ревизии SVN-193 лежат рабочие исходники как проекта ПЛИС, так и прошивки для MPC8245, формирующей сигнал.

Что это даёт

На данный момент всё сделано по-простому. Каждый канал имитатора позволяет формировать только один сигнал с модуляцией BOC или BPSK. При этом генератор дальномерного кода использован тот же самый, что и в корреляторе, таким образом, есть возможность формирования самых разнообразных кодов (все известные, кроме тех, что заданы таблицами).

На выходы ЦАП платы Альпака выдаются действительная и мнимая части модулирующего сигнала, которые необходимо подать на IQ-модулятор генератора сигналов. При этом необходимо установить фильтры ФНЧ. На данный момент у нас есть фильтры MiniCircuits SLP-21.4+, при использовании которых можно формировать сигналы с полосой чуть более 50 МГц.

Уровень паразитных составляющих я определил, он составляет -47 дБ. Для достижения низкого уровня паразитных составляющих на выходе блока пришлось использовать достаточно большие таблицы косинуса в проекте ПЛИС, 7 разрядов по фазе и 6 разрядов по величине. В результате имитатор занимает достаточно много блочной памяти ПЛИС. Проект с 4 каналами имитатора (остальное стандартное, 1 канал коррелятора и data_collector) занял 68% Block RAM. Так что очень много каналов вставить не удастся. Либо уменьшать таблицы и мириться с не очень хорошей картинкой на анализаторе спектра, что в реальной жизни (не для докладов на конференции) тоже нормально. Хотя нет, таблицы косинусов можно легко и почти бесплатно сократить в 4 раза. Тогда всё придёт в норму.

Спектры процессов

Спектр сигнала BOC(5, 2.5):

Ошибка создания миниатюры: convert: unable to open image `/app/images/6/60/20110714___BOC(5,_2.5)__.PNG': No such file or directory @ error/blob.c/OpenBlob/2641.
convert: no images defined `/tmp/transform_7db39d57452d-1.png' @ error/convert.c/ConvertImageCommand/3044.

Как и положено, видно два основных лепестка, разнесённых на 2*5*1.023 МГц. Ширина лепестков по нулям равна 2*2.5*1.023 МГц

Имитатор позволяет формировать несколько сигналов одновременно. Пока это сделано за счёт многоканальности, т.е. каждый канал имитатора отвечает за один сигнал. В качестве примера ниже приведён рисунок со спектром смеси сигналов BOC(1, 1) и BPSK(1) равной мощности.

Ошибка создания миниатюры: convert: unable to open image `/app/images/7/70/20110714___BOC(1,1)__BPSK(1).PNG': No such file or directory @ error/blob.c/OpenBlob/2641.
convert: no images defined `/tmp/transform_1e7efee229ff-1.png' @ error/convert.c/ConvertImageCommand/3044.

Специально для Саши и его НК-248П я построил спектр сигнала BOC(6, 1.5):

Выглядит вполне нормально. Тот же самый сигнал, но с другими параметрами RBW/VBW для чёткого отражения огибающей спектра

Ошибка создания миниатюры: convert: unable to open image `/app/images/0/00/20110714___BOC(6,_1.5).PNG': No such file or directory @ error/blob.c/OpenBlob/2641.
convert: no images defined `/tmp/transform_1891434c7acc-1.png' @ error/convert.c/ConvertImageCommand/3044.

А это спектр суммы сигналов BOC(5, 2.5), BOC(1, 1) и BPSK(1):

Жаль, что сигналы BOC(1, 1) и BPSK(1) сливаются. Пока это просто сумма трёх сигналов с разными ПСП, нормального мультиплексирования нет.

Состав экспериментальной установки

В состав установки входят:

Альпака для формирования модулирующего процесса;
векторный генератор R&S SMJ100A с IQ-модулятором;
2 шт ФНЧ для фильтрации сигнала перед подачей на IQ-модулятор;
компьютер для управления имитатором;
комплект кабелей.

Кроме этого, в состав рабочего места входит контрольно-измерительное оборудование:

анализатор спектра R&S FSU3;
осциллограф Lecroy WavePro 715Zi.

Ниже приведена фотография экспериментальной установки.

Ошибка создания миниатюры: convert: unable to open image `/app/images/7/7c/20110714__.jpg': No such file or directory @ error/blob.c/OpenBlob/2641.
convert: no images defined `/tmp/transform_5f7fda086316-1.jpg' @ error/convert.c/ConvertImageCommand/3044.

В качестве ФНЧ использованы фильтры MinuCircuits SLP-21.4+, вносящие основное ограничение на полосу формируемого процесса. Полоса IQ-модулятора в использованном генераторе составляет 40 МГц, поэтому потенциально можно формировать сигналы с полосой до 80 МГц.

Ошибка создания миниатюры: convert: unable to open image `/app/images/7/73/20110714____IQ_.jpg': No such file or directory @ error/blob.c/OpenBlob/2641.
convert: no images defined `/tmp/transform_4f7e429f4ac1-1.jpg' @ error/convert.c/ConvertImageCommand/3044.

Планы на будущее

Ближайшая область применения этого имитатора (помимо НК-248П) - доклад на конференции в Туапсе. Картинку спектров (и достаточно приличную) можно продемонстрировать уже сейчас, но для доклада этого мало. Пока с "изюминкой" доклада я не определился, надо думать.

Но в ближайших планах:

сделать временное мультиплексирование в одном канале имитатора;
сделать квадратурное мультиплексирование в одном канале имитатора;
сделать модуляцию навигационными данными (фиксированным образцом);
допилить обнаружитель, чтобы можно было этот сигнал обнаружить;
откалибровать отношение сигнал/шум;
сделать слежение;
сократить объём таблиц в 4 раза за счёт свойств косинуса.

Далее можно уже будет снимать какие-нибудь характеристики. Конечной целью является подтверждение положений из СигналСП, поэтому без приёма такого сигнала обойтись не получится. Правда, к Туапсе вряд ли успеть.

— Болденков Евгений • 12:49, 11 июля 2011 • нет комментариев