Генератор Г6-45/1 включает блок управления и индикации, компоненты памяти, схему синтеза сигнала, схему тактирования на основе ФАПЧ и ГУН, блок ввода/вывода и схему питания.
Особенность генератора Г6-45/1 заключается в том, что он имеет так называемый открытый формат и обладает весьма важным для потребителя положительным свойством — возможностью генерирования сигналов и реакций различных типов и форм, модулированных сигналов, произвольно задаваемых конкретным пользователем. Блок формирования сигнала генератора, реализованный на FPGA фирмы Xilinx и высокоскоростном ЦАП серии AD973x [6–7] от Analog Devices Inc., позволяет создавать различные сигналы с высокими параметрами линейности и малыми фазовыми шумами.
Генератор обладает интуитивно понятным интерфейсом, причем управление возможно с помощью как клавиатуры, так и специализированной программы, установленной на подключенном к устройству компьютере.
Модель Г6-45/1 обладает следующими техническими характеристиками:
- диапазон частот генерируемых сигналов: 10 ˉ² - 10⁸ Гц;
- типы и формы генерируемых в автономном режиме сигналов: модулированные, телевизионные и функциональные сигналы 32 форм;
- типы и формы генерируемых в неавтономном режиме сигналов: возможность генерирования сигналов различных типов и форм, задаваемых пользователем;
- относительная нестабильность частоты генерируемых сигналов: не более 3* 10ˉ⁶ ;
- количество поддиапазонов частот генерируемых сигналов: 10,где- кадное разбиение на поддиапазоны;
- дискретность (шаг) установки рабочей частоты: 10–5f U, где f U — верхняя граничная частота соответствующего поддиапазона;
- максимальная амплитуда напряжения выходного сигнала при сопротивлении нагрузки 50 Ом: не менее 0,995 В;
- регулировка напряжения на выходе: с шагом 4 мВ, соответствующим 256 уровням квантования;
- мощность, потребляемая генератором от сети питания при номинальном напряжении: не более 25 В·А.
Использование ПАК в составе многофункциональных автоматизированных комплексов контроля и измерения параметров СРТ Как показано во введении (проблема 2), в мире все большее внимание уделяют разработке многофункциональных автоматизированных комплексов контроля и измерения параметров СРТ, которые обеспечивают формирование произвольных измерительных сигналов, измерение параметров качества различных устройств (систем) и пригодны для целей функциональной диагностики.
В БГУИР разработана концепция построения многофункциональных автоматизированных комплексов контроля и измерения параметров СРТ. В соответствии с ней комплекс структурно образуют восемь систем:
1) система математического моделирования СРТ;
2) библиотека виртуальных систем;
3) система генерирования сигналов и реакций;
4) система измерения квазистатических параметров;
5) система измерения частотно-динамических параметров;
6) система измерения время-динамических параметров;
7) ПЭВМ;
8) система подготовки формального описания исследуемых СРТ.
При этом все измерительные воздействия, необходимые для работы измерительных систем, формируются системой генерирования на основе программируемого генератора Г6-45/1 и ПЭВМ с участием системы моделирования. Системы частотно- и время- динамических параметров измеряют базовые динамические характеристики СРТ. Соответственно, ПАК моделирования сигналов и систем образует собой пять из восьми систем комплекса контроля и измерения параметров.
Измерительный комплекс подобной структуры обладает набором положительных свойств, важнейшим из которых является его очень высокая производительность — большое количество измеряемых параметров в единицу времени. Это особенно актуально применительно к массовому производству сложных систем и устройств в интегральном исполнении, где суммарное время контроля и измерения всех (нескольких десятков) параметров не превышает нескольких секунд.
Использование ПАК в учебном процессе подготовки специалистов Как показывает опыт кафедры систем телекоммуникаций БГУИР, весьма перспективно использование ПАК моделирования сигналов и систем в учебном процессе подготовки специалистов. При этом важно отметить, что принципиально возможны следующие основные варианты построения лабораторных работ на основе ПАК [3–5]:
1. Использование системы математического моделирования, системы генерирования сигналов и реакций, библиотеки виртуальных систем, системы измерения (осциллографа, анализатора спектра и частотомера) и ПЭВМ (рис. 1).
В этом варианте:
– реализуется виртуальная панель исследуемой лабораторной установки;
– студент работает с виртуальным лабораторным макетом;
– программа обеспечивает необходимые переключения в контрольных точках и формирование соответствующих сигналов в реальном масштабе времени;
– параметры сигналов в контрольных точках измеряются с помощью системы измерения.
2. Использование ПЭВМ и системы генерирования сигналов и реакций и стандартных пакетов математического, структурно- и схемотехнического моделирования. В этом варианте:
– применяется стандартный пакет программ, например MathCAD;
– по результатам математического моделирования формируется файл отсчетных значений исследуемого сигнала;
– синтезируется исследуемый сигнал в реальном масштабе времени (с помощью системы генерирования сигналов и реакций);
– параметры сигналов в контрольных точках измеряются с помощью системы измерения.
На кафедре СТК накоплен значительный опыт создания и применения в учебном процессе комплексов лабораторных работ (по дисциплине «Моделирование систем телекоммуникаций»), построенных на базе ПАК по упомянутым двум вариантам (первые два года использовался комплекс, реализованный по второму варианту, по-
следующие пять лет — по первому варианту). Сегодня продолжаются интенсивные исследования по дальнейшему развитию теории и практики применения обучающих ПАК.
Полученные результаты позволяют сформулировать следующие основные выводы [4, 5]:
1. Реализация лабораторных работ на базе ПАК моделирования сигналов и систем переводит обучение на новый технологический уровень, повышает мотивацию студентов, их теоретическую и практическую подготовку.
2. На базе ПАК сравнительно просто реализовать виртуальные модели сложных и разнообразных по свойствам систем и устройств. Это делает возможным и весьма целесообразным применение ПАК для создания фронтальных циклов лабораторных работ по совокупности дисциплин радиоэлектронных, телекоммуникационных и компьютерных специальностей (для студентов первой ступени); для постановки сложных физических экспериментов в научных исследованиях; в учебном процессе студентов второй ступени (магистрантов) для усиления их теоретической и практической подготовки.
3. Используя готовые библиотеки и специализированное программное обеспечение, с помощью генератора Г6–45/1 можно реализовывать большое число стандартных и сложных сигналов. Совместимость программного обеспечения ПАК со стандартными пакетами моделирования позволяет создавать сигналы с индивидуальными требованиями пользователя.
Литература:
1.
Ильинков В. А., Беленкевич Н. И. Обучающие программно-аппаратные комплексы как эффективное средство интенсификации учебного процесса. Высшее техническое образование: проблемы и пути развития. Материалы VI международной научно-методической конференции, 28–29 ноября 2012 г., Минск. Минск, БГУИР, 2012.
2. Ильинков В. А., Беленкевич Н. И. Метод и система генерирования сигналов различной формы в широком диапазоне частот // Электросвязь. 2013. № 9.
3. Ильинков В. А., Беленкевич Н. И. Многофункциональная программа математического моделирования сигналов и систем. Высшее техническое образование: проблемы и пути развития. Материалы VI международной научно-методической конференции, 28–29 ноября 2012 г., Минск. Минск, БГУИР, 2012.
4. Ильинков В. А., Беленкевич Н. И. Дальнейшее развитие теории и практики применения обучающих программно-аппаратных комплексов. Высшее техническое образование: проблемы и пути развития. Материалы VII международной научно-методической конференции, 20–21 ноября 2014 г., Минск. Минск, БГУИР, 2014.
5. Ильинков В. А., Беленкевич Н. И. Комплексы моделирования сигналов и систем в учебном процессе подготовки специалистов. Высшее техническое образование: проблемы и пути развития. Материалы VIII международной научно-методической конференции, 17–18 ноября 2016 г., Минск. В 2 частях. Ч. 1. Минск, БГУИР, 2016.
6. AD9731. www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/AD9731.pdf
7. AD9734/AD9735/AD9736. www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/AD9734_9735_9736.pdf