РАЗРАБОТКА МНОГОКАНАЛЬНОГО ВЫСОКОЧАСТОТНОГО ПРОГРАММНО-ПЕРЕСТРАИВАЕМОГО ГЕНЕРАТОРА ПСЕВДОСЛУЧАЙНОЙ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ

Крыликов Николай Олегович; Плавич Максим Леонидович

УДК 681.325.36

Разработка многоканального высокочастотного программно-перестраиваемого генератора псевдослучайной последовательности

Н.О. Крыликов, М.Л. Плавич Национальный исследовательский университет «МИЭТ»

Генератор псевдослучайной последовательности (ГПСП) предназначен для работы в составе радиолокационной станции (РЛС) с широкополосным сигналом в качестве формирователя опорных сигналов в приемопередатчике РЛС. Отличительными особенностями разработанного устройства являются: высокий диапазон скорости вывода данных (до 600 МГц), многоканальность при сравнительно небольших габаритных размерах (на плате размером 190x65 мм располагается до 12 независимых каналов), гибкость в управлении, выражающаяся в возможности быстрого изменения фазы произвольных выходных сигналов, а также в возможности оперативной программной перестройки вида ПСП.

Ядром разработанного устройства является программируемая интегральная логическая схема (ПЛИС) - FPGA серии Spartan 6 компании Xilinx [1]. В единственной FPGA, используемой в устройстве, реализованы 12 независимых генераторов ПСП, тактируемые общей входной частотой синхронизации. Выход каждого генератора подключен к соответствующему высокоскоростному компаратору. Основная цель компараторов - одновременное стробирование выходных сигналов FPGA сигналом входной частоты с целью взаимной синхронизации фронтов выходных сигналов. Выходной уровень компараторов - NECL (отрицательная ЭСЛ).

Для управления устройством используется микроконтроллер серии S08 компании Freescale [2]. Изменение длины генераторов (сдвиговый регистр из 9 или 10 триггеров), их структуры (номера отводов для обратной связи), формы контрольного сигнала, задержек осуществляется с помощью CAN-интерфейса, через который также считываются данные температурного датчика, расположенного на плате устройства.

Генераторы независимых каналов устройства реализованы с помощью регистров сдвига с линейной обратной связью (РСЛОС). Длина псевдослучайной последовательности генераторов варьируется дистанционно и максимально может составлять 1023 бита, что соответствует 10-разрядному РСЛОС. Каждый генератор ПСП реализован на основе 10-разрядного сдвигового регистра с возможностью параллельной синхронной загрузки. Сигналы с выходов триггеров регистра умножаются на бинарные коэффициенты, хранящиеся в доступном для программирования регистре, после чего суммируются по модулю 2 и подаются на вход сдвигового регистра. Так реализуется возможность произвольно выбирать структуру отводов обратной связи для РСЛОС. Используя данную структуру генератора, можно также организовывать генераторы с длиной сдвигового регистра меньше 10. Внутри FPGA генераторы объединены в единую структуру, в которой задействованы 12 идентичных генераторов, конфигурируемых единым регистром отводов обратной связи. Формирователь строба перезаписи выдает строб управления, по которому производится загрузка сдвиговых регистров из соответствующих регистров параллельной загрузки.

Имеется возможность установить индивидуальную задержку по фазе для каждого генератора относительно контрольного сигнала. Для произвольно выбранной группы генераторов можно установить дополнительную задержку (прибавляется к исходной), определяемую кодом смещения, подаваемым на вход ГПСП через гальваническую развязку. Для обеспечения возможности произвольного сдвига по фазе ПСП любого канала величина смещения, выраженная в количестве периодов тактовой частоты, должна быть записана в соответствующий входной регистр смещения. Если смещение данного канала должно зависеть также от внешнего кода

Краткие сообщения

смещения, то к значению, записываемому во входной регистр смещения, прибавляется величина, определяемая внешним аппаратным кодом. Перевод суммарного линейного кода смещения в код для соответствующего регистра параллельной загрузки осуществляется с помощью таблицы перекодировки, записанной в оперативном запоминающем устройстве перекодировки, доступном для программирования через CAN-интерфейс.

Питание устройства осуществляется от бортовой сети +27 В с помощью импульсного вторичного источника питания, формирующего базовые напряжения +5 и -5,2 В. Мощность потребления от бортовой сети не превышает 15 Вт.

Значение данной разработки не ограничивается применением в составе конкретной РЛС. Созданное устройство за счет использования встроенного гибкого механизма микроконтроллерного управления и возможностей FPGA семейства Spartan 6 может применяться для формирования любых дискретных высокочастотных сигналов.

Литература

1. Xilinx, Inc. Spartan-6 Family Overview, DS160 (vl.5), Advance Product Specification, August 2, 2010.

2. Freescale Semiconductor, Inc. S08D Family DZ, DV, DN 8-bit microcontrollers, BRS08DFAMILY REV 4, 2008.

Поступило 26 января 2012 г.

Крыликов Николай Олегович - доктор технических наук, начальник сектора НИИ вычислительных средств и систем управления МИЭТ. Область научных интересов: вычислительные системы специального назначения, информационно-управляющие системы и комплексы транспортных объектов, приборная база для геофизических исследований.

Плавич Максим Леонидович - инженер-электроник НИИ вычислительных средств и систем управления МИЭТ. Область научных интересов: цифровая и аналоговая схемотехника, микроконтроллерные встраиваемые системы управления. E-mail: plavich@hotmail.com

УДК 681.2

Особенности настройки чувствительного элемента балочного пьезокерамического биморфного датчика угловых скоростей

И.И. Макан, Р.В. Шелехов Национальный исследовательский университет «МИЭТ»

Д.Ю. Шахворостов ОАО «НИИ «Элпа» (г. Москва)

Классификация датчиков угловых скоростей (ДУС) и области их применения зависят от основных характеристик чувствительного элемента (ЧЭ), таких как порог чувствительности (соотношение сигнал/шум), коэффициент преобразования, дрейф нулевого сигнала, нелинейность и др. Совокупность этих параметров, устанавливающих класс точности ДУС, определяется конструктивным исполнением, технологическими возможностями, а также особенностями настройки ЧЭ. Учитывая, что основные параметры ЧЭ представляют собой сложную связанную систему и должны соответствовать требуемым значениям в комплексе, задача настройки ЧЭ является нетривиальной. Кроме того, настройка как наиболее трудоемкий процесс вносит наибольший вклад в себестоимость изделия. Поэтому решение проблем настройки и работа по ее упрощению являются весьма актуальными задачами.

Текст научной работы на тему «РАЗРАБОТКА МНОГОКАНАЛЬНОГО ВЫСОКОЧАСТОТНОГО ПРОГРАММНО-ПЕРЕСТРАИВАЕМОГО ГЕНЕРАТОРА ПСЕВДОСЛУЧАЙНОЙ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ»