3. Технические условия и их обоснование.
Разрабатываемое устройство – нелинейный радиолокатор импульсного излучения. Частота зондирующего сигнала 900 МГц с возможностью динамической перестройки в пределах ±5%. Прием отраженного сигнала осуществляется на второй и третьей гармониках. Мощность излучения составляет 10 Вт. Чувствительность приемного тракта -110 дБ/Вт.
Проектируемое устройство имеет возможность подключения к ПЭВМ через интерфейс USB 2.0. Подключение к компьютеру обеспечивает возможность перепрограммирования нелинейного радиолокатора, просмотр результатов работы на мониторе компьютера, настройку и тестирование.
Демодуляция, обработка принятых сигналов и формирование зондирующих импульсов производится в цифровом виде. На цифровом сигнальном процессоре (ЦСП) в ходе обработки принятых сигналов производится сравнение уровней мощности принятых сигналов на второй и третьей гармониках относительно уровня мощности излучаемого сигнала. Так же, произведя над принятыми сигналами быстрое преобразование Фурье (БПФ) (описанное в п. 2.9), возможно получить спектральное разложение принятых сигналов, которое возможно отобразить на встроенном жидкокристаллическом дисплее нелинейного радиолокатора или, при подключении к ПЭВМ, на экране монитора компьютера. Проведем предварительный анализ необходимой производительности ЦСП. Ширина спектра принимаемого сигнала 3 кГц, по теореме Котельникова АЦП обрабатывает поток в 6 кГц на каждый канал приема. Так как принятый сигнал анализируется на 2ой и 3ей гармонике, то, соответственно, каналов приема в проектируемом устройстве два. Тогда с АЦП на ЦСП поступает поток 2х6 кГц = 12000 (О/с) - Отсчетов в секунду. Согласно [26] для выполнения операции БПФ требуется произвести порядка 10 операций на отсчет. Тогда 120000 (О/с) потребуется только для выполнения БПФ. Аналогичная производительность потребуется для усреднения спектральной плотности мощности (СПМ). Итого, минимально необходимая мощность для реализации разложения принятого сигнала в спектр составляет 240000 (О/с). Для реализации работы с дисплеем, клавиатурой и USB 2.0 и других служебных функций удваиваем данную производительность. Получаем минимально необходимую производительность 500000 (О/с) или 0,5 MIPS. Кроме того реализация дополнительных функций, таких как прослушивания демодулированного аудиотклика, работа с базами спектральных разложений сигналов, а также использование при программировании вычислений с плавающей точкой (floating point) потребует увеличения производительности на несколько порядков. Поэтому по результатам предварительного анализа, получаем необходимую мощность порядка 50 MIPS. В современных ЦСП такая производительность реализована в недорогих, энергосберегающих процессорах, что особенно важно для применения в носимых устройствах, работающих от аккумуляторной батареи.
Разрабатываемый нелинейный радиолокатор является носимым устройством, поэтому он должен иметь малый вес, компактные размеры, хорошие эргономические показатели, то есть должен быть удобным для длительного использования. Для отображения информации о принимаемом сигнале, уровне мощности излучаемого сигнала, а так же служебных и информационных сообщений нелинейный радиолокатор будет оснащен жидкокристаллическим дисплеем. Так же, для управления работой изделия следует установить клавиатуру.
4. Составление и расчет структурной схемы устройства.
Как было отмечено ранее, демодуляция и обработка принятого сигнала будет осуществляться в цифровом виде, поэтому на аналоговую часть возлагаются задачи усиления и фильтрации.
Входная цепь 1, 2 – выполняют задачу первичных фильтрации внеполосных сигналов, защиты первого каскада усиления от мощных помех на входе приёмного тракта.
МШУ 1,2 – Малошумящие усилители. Обеспечивают предварительное усиление сигнала. Обладают малыми шумовыми коэффициентами.
Полосовой фильтр 1,2 – Обеспечивают дальнейшую фильтрацию принятых сигналов.
ФНЧ – Фильтр нижних частот. Выделяет только полезный низкочастотный сигнал, подавляя высокочастотный шум.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.