3385

Рис. 1.1. Передняя панель ВЦО c установочными программами.

Рис. 1.2. Дополнительная панель установки режима работы ВЦО.

Эмулятор передней панели ВЦО (см. рис. 1.1) включает: заголовок; панель платы данных; панель развѐртки; панель синхронизации; панель управления экраном; панель экрана и панели каналов А и Б. В правом верхнем углу располагается панель платы (ПСД) и данных, она включает кнопки запаси сигнала на диск, считывания сигналов с диска (FDD), а также для просмотра режимов ПСД и для еѐ управления, записи данных осциллограммы в буфер обмена (CLIPBOARD). Эти операции содержатся в окне «ФАЙЛ» с именами «Запись в файл», «Чтение файла», «Экран» и «Настройка». При этом последняя опция открывает Установочную панель с регламентами установки «Модификация» (Тип) базовой ПСД, «Базовый адрес», «Объѐм ОЗУ ПСД», «Предыстория», которая определяется частью К/16 объѐма ОЗУ, заданной для сохранения значений предыдущей выборки входного сигнала. Численное значение параметра К (как части общего объѐма К ОЗУ ПСД) задаѐтся в атрибуте «Объѐм). Кроме этого устанавливается численное значение «Частота кварца» и «Внешняя частота» в МГц. На Установочной панели имеются также клавиши «Калибровка», «Умолчание», «Сохранить», «Отмена» и «Да».

Область главной панели ВЦО, эмулирующей экран ЭЛТ включает линейку прокрутки сигналов, индикатор памяти (История/Предыстория), а также

окна значений параметров исследуемого сигнала ( Т, 1/Т,V, 1/V). Панель синхронизации позволяет установить ―Источник‖ синхронизации, его ―Уровень‖ и

вид синхронизации (Однократная, Автоматическая, Ждущая) как в моменты окончания записи Предыстории (отрицательное время) и начала Истории, а также «Полярность» синхросигнала ( - по переднему фронту; - по заднему фронту; ~ - переменный; и ~/- постоянный). Источником синхросигнала служит: сигнал канала А, канала Б, либо внешний синхросигнал. Панель содержит кнопки «Пуск» и «Сбор» Панели каналов А и Б позволяют установить требуемое значение коэффициента развѐртки («V/дел», величину «Уровень» синхросигнала и тип входа « ~ » - закрытый вход; и « ~/ » - открытый вход. Панель развѐртки позволяет выбрать коэффициент развѐртки «сек/дел». Рабочая панель ВЦО содержит режим работы (А; Б; А+Б; А*Б), индикацию каналов А и Б, режим «Лупы», кнопки «Маркеры» (в виде ромба) для осуществления - измерений и индикаторы дисков записи данных каналов А («m1») и Б («m2») Изображение сигналов на экране является дискретным и размер «дискрета» определяется в пикселях (разрешающей способности монитора, частотой дискретизации Т(разрешение по оси Х); вертикальное разрешение зависит от заданного значения коэффициента развѐртки («V/дел») и шагом квантования АЦП. Длительность по горизонтальной оси Х определяется объѐмом массива данных ОЗУ платы ПСД (64К или 256К в одноканальном режиме). Режим интерполяции определяется программой обработки (линейное или экспоненциальное сглаживание). В заключение кратко укажем основные преимущества цифровых осциллографов (как реальных 18 , так и ВЦО 4 ): высокая точность измерений, широкая полоса пропускания (несколько десятков МГц), яркий сфокусированный сигнал любого цвета для любой скорости развѐртки; возможность отображения сигнала до запуска (отрицательное время); возможность останова обновления экрана на произвольное время; возможность детектирования импульсных помех; автоматические средства измерения параметров сигналов; абсолютно устойчивая синхронизация; возможность статистической обработки сигнала; средства самодиагностики, самокалибровки и установки нулей, цифровые аналитические возможности и упрощѐнная архивация; возможность сравнения предварительно записанных данных с текущими. В качестве основных аппаратных средств ВЦО используют отечественные разработки ЛА – н10М4А,Б; М5А (2 – х канальные, 8 – разрядные параллельные АЦП. Тактовой частотой 100 МГц и программируемым коэффициентом усиления и ОЗУ – 256 К), ЛА – н10М6 (основные параметры те же, только добавлен стробоскопический режим работы с частотой до 1 ГГц), ЛА – н25 (разрядность АЦП повышена до 10, а тактовая частота возросла до 400 МГц, отношение С/Ш нормируется величиной 56 дБ, ѐмкость ОЗУ составляет 256 Кслов) Стоимость таких ПСД составляет от 700 до 1000 $. На базе этих ПСД разработаны виртуальные цифровые осциллографы ЦЗО 1 и ЦЗО 2. Более подробно о технических характеристиках ПСД для ВЦО рассмотрено в разделе 1.4.

Рис. 1.3 Панель выбора файлов записи/считывания данных каналов А и Б

Рис. 1.4. Операции калибровки коэффициента усиления канала Y ВЦО.

режимов

Рис. 1.6. Вызов панели обмена для передачи данных с помощью буфера

обмена CLIPBOARD.

Рис. 1.7. Виртуальная панель ВЦО и панель установки режимов его работы.

Приведѐм краткий перечень отечественных аппаратных устройств для разработки виртуальных измерительных средств различного применения (отечественная фирма «Руднев – Шиляев»), а также краткую характеристику стандартных ВСИ (табл. 1.3 – 1.5). Данные получены по сети INTERNET.

(новое изделие) Обработка: полосовой, октавный и треть октавный анализ.

Измеряемые функции: авто и взаимные спектральные характеристики; авто и взаимные корреляционные функции; амплитудно и фазочастотные характеристики;

функция когерентности, когерентная и некогерентная мощность.

(прототип спектроанализатор фирмы Brüel & Kjær 3560) включая стационарный ПЭВМ

Таблица 1.4

Платы сбора данных с PCI интерфейсом и платы для ЦОС

Таблица 1.5

Платы сбора и обработки аналоговой и цифровой информации

1.4.Виртуальные генераторы сигналов

Впрактической деятельности радиоинженера широко используются раз - личные типы измерительных генераторов. Так при исследовании радиоаппаратуры, обеспечивающей приѐм и обработку сигналов в условиях действия внешних и внутренних помех ему не обойтись без генератора шума (группа Г2), при проектировании и испытаниях бытовой современной аудио аналоговой радиоаппаратуры крайне важны современные генераторы низких частот (группа Г3)

игенераторы стандартных сигналов (группа Г4). Не обойтись без импульсных генераторов (группа Г5) при работе с элементами цифровых блоков, которых в

современной радиоэлектронной аппаратуре становится всѐ больше, что объясняется интенсивным использованием на практике методов и средств цифровой обработки (ЦОС) сигналов. При разработке, испытаниях, ремонте и обслуживании различных видов специальной техники (в том числе и военного применения) широко применяются генераторы сигналов специальной формы (группа Г6). Таким образом значение измерительных генераторов всех видов в работе радиоспециалистов крайне велико. Поэтому разработка виртуальных измерительных генераторов шестого поколения является актуальной задачей. Основное требование к ним – универсальность. Она достигается за счѐт использования некоторого числа базовых стандартных сигналов (например, в ВГС фирмы НР это гармонический, импульсный, линейно – изменяющийся, прямо и обратно – экспоненциальные, случайный (шумовой) и постоянный сигналы), а также возможностью получения на базе стандартных дополнительных путѐм выполнения арифметических операций с двумя стандартными. Более подробно работа такого ВГС будет рассмотрена ниже ( Рис. 1.8). При реализации интерфейсов для ВГС разрабатываются аппаратные средства без гальванической или с гармонической развязкой. Первые могут быть реализованы на стандартных платах (ПСД) типов ЛА – 2ЦАП5 и ЛА – ЦАПн10 (12 – разрядные), либо 16 – разрядной ЛА – ЦАПн15 с быстродействием 5 мкс, 10 нс и 30 нс соответственно. Для генераторов с гальванической развязкой используют 12 – разрядные ПСД ЛА – 2 ЦАП 15 и ЛА – 2ЦАП 70 с быстродействием 15 и 70 мкс соответственно.

Рис.1.8. Пример реализации генератора сложных сигналов.

Эти ПСД позволяют использовать персональную ЭВМ в качестве двухканального функционального генератора и генератора монохроматического сигнала одновременно. Частотный и динамический диапазон определяется как типом ПСД, так и конфигурацией ПК. ВГС отечественной фирмы «Руднев – Шиляев» реализуются с программным обеспечением (драйверами) как для ДОС, так и для WINDOWS. Наиболее перспективна их ПСД типа ЛА 2ЦАПн15, которая позволяет заменить несколько стационарных приборов одновременно. Для сравнения технических возможностей серийных генераторов

и ВГС на базе ПСД ЛА – ЦАПн 10 и ЛА 2ЦАПн15 приведены показатели этих приборов в табл. 1. 6.

Работа генератора шума типа Г2 основана на зависимости мощности теплового (физического) шума полупроводникового прибора (диод, транзистор) от величины постоянного тока, протекающего через него. Виртуальные генераторы на основе ПСД ЛА 2ЦАПн15 позволяют сформировать любую функцию шума (распределения) в заданной полосе частот и действующем значении напряжения. Кроме этого данная ПСД способна реализовать адаптивный режим для систем шумоподавления на основе методов адаптивного сложения (метод антишума).

Генераторы групп Г3 и Г6 могут быть реализованы на базе двухканальной ПСД ЛА – 2ЦАПн15. Генераторы Г6 формируют синусоидальные, импульсные и треугольные сигналы.

Установочная панель виртуального генератора стандартных сигналов (расширенный вариант) фирмы НР представлен на рис. 1. 9.

На панели показаны формы сигналов, выбираемых с помощью кнопок, помещѐнных слева. На экран выведены импульсный, шумовой, гармонический, Sinc, линейный, прямой экспоненциальный и обратный линейный сигналы. Пример расширения функциональных возможностей ВГС представлен выше и на рис. 1.10. Применяя «арифметический» метод формирования на основе базовых, можно получить неограниченное число сигналов аналитически – заданной формы. Это в свою очередь позволяет пользователю решать самый разнообразный спектр как теоретических, так и практических задач радиотехнического и метрологического характера.

Рис. 1.9. Виртуальный генератор стандартных сигналов фирмы НР.

Далее рассмотрим возможности аппаратных средств на базе ПСД для разработки виртуальных измерительных генераторов (ВИГ) и кратко познакомимся с возможностями и конструктивными особенностями эмулятора передней панели ВГИ. Предварительно отметим основные отличия «виртуальных» генераторов от стационарных. В области инфранизких частот (менее 10 Гц.) реальные генераторы имеют существенные искажения формы гармонического

сигнала (КГ = (5 – 10) % в то же время ВИГ на основе ПСД типа 2ЛА – ЦАПн15 формируют сигнал с помощью двух 16 – разрядных ЦАП с погрешностью менее 0, 002 % (как и на частоте 1 кГц). Кроме этого плата позволяет задать любой программно – реализуемый сдвиг фазы между каналами с дискретностью в0,005 градуса. Плата способна «генерировать» кроме гармонического сигнала и сигналы импульсной и треугольной форм.

Таблица 1.6 Сравнительная характеристика стандартных и виртуальных генераторов.

1.4.1. Аппаратные средства виртуальных генераторов

Как отмечалось выше наиболее эффективна для реализации ВИГ на базе ПК ПСД типа ЛА – 2ЦАПн15, представляющую собой быстродействующий ЦАП для прямого синтеза сигналов в полосе частот от инфранизких до 30 МГц. Плата имеет следующие технические характеристики:

- 16 – разрядный ЦАП с временем установления по напряжению – 25 nS;