Модуль АЦП E20-10 в когерентном радиоприёмном тракте сигналов ГЛОНАСС

Внедрение: 2011 г.

Технические характеристики модуля АЦП E20‑10 позволяют применять его в составе радиотрактов для решения различных измерительных задач. Так сигнал с выхода преобразователя частоты радиотракта (типично, с несущей частотой в сотни килогерц) может непосредственно оцифровываться модулем E20‑10 в непрерывном режиме. Архитектура АЦП E20‑10 с внутренним коммутатором, а также возможности внешней синхронизации позволяют выполнять, в том числе измерения разности фаз когерентных сигналов.

Подобное применение модуля АЦП E20‑10 описано учёными Казанского университета при решении задачи измерения количества электронов в верхней ионосфере при помощи искусственных спутников Земли [1]. Описанный в статье метод основан на измерении угла поворота, плоскости поляризации радиоволн, проходящих через ионосферу.

На основании предлагаемого метода разработана блок-схема автоматизированного приемного комплекса (АПК), рисунок 1. 
 

Рисунок 1. Блок-схема АПК.

Автоматизированный приемный комплекс (АПК) объединен в единую систему, включающую антенно-фидерное устройство (широкополосная антенная система SA7000), два сканирующих приемника AOR AR‑ONE‑C, устройство преобразования частоты на два канала данных (преобразователь частоты, собранный на микросхеме 235ПС1), устройство синхронизации (источник опорной частоты - рубидиевый стандарт частоты GPS 12PR), аналого-цифровой преобразователь (АЦП E20‑10).

Сигнал, принятый антенной, поступает на вход двухканального делителя, где происходит разделение исходного сигнала на два с сохранением амплитуды и фазы принятого сигнала. После делителя оба сигнала поступают на входы радиоприемного устройства (РПУ). Используемые в АПК профессиональные приемники AOR AR‑ONE‑C настраиваются на разные центральные частоты спутников навигационной системы ГЛОНАСС. Первый приемник настроен на частоту 1,6 ГГц, второй – на 1,25 ГГц.

После прохождения приемного тракта сигнал каждого канала снимается с выхода промежуточной частоты приемника, которая равна 10,7 МГц. Далее сигнал поступает на преобразователь частоты (ПрЧ). В результате на выходе ПрЧ сигнал имеет несущую частоту 700 кГц. Преобразованный сигнал с центральной частой 700 кГц и полосой частот 41 кГц поступает на вход АЦП, где преобразуется в цифровой код. Сигнал, пройдя тракт АЦП, записывается в компьютер. Связь с модулем АЦП осуществляется по интерфейсу USB 2.0.

Опорные частоты с выхода рубидиевого стандарта частоты подаются на Е20‑10 для осуществления синхронизации и старта сбора данных. Связь между приемниками AOR AR‑ONE‑C и компьютером реализована с помощью интерфейса RS‑232. Таким образом, используя синхронизацию всех устройств, входящих в АПК, мы производим их калибровку, а также получаем возможность задавать время старта и остановки сбора данных.

Сбор, визуализация (просмотр в реальном времени и в записи), регистрация (сохранение в цифровом виде) и экспорт в Matlab для дальнейшей обработки осуществлялся с помощью программы LGraph2. Для обеспечения одновременности и когерентности записи в программе LGraph2 предусмотрена запись по синхростарту, реализованная с помощью синхронизации записи данных от подключенного к компьютеру GPS‑модуля.

Источник:
Когогин Д.А., Насыров И.А. Разработка автоматизированного приемного комплекса для исследования характеристик радиоволн, распространяющихся через ионосферу // Сборник трудов XII Конференции молодых ученых "Взаимодействие полей и излучения с веществом" БШФФ-2011. – Иркутск. – 2011. – С. 278‑279. 

Разработчик: Д.А. Когогин, И.А. Насыров (Казанский (Приволжский) федеральный университет)