Kurs łączności i cyfrowych technik radiowych

Kurs łączności i cyfrowych technik radiowych 

Biurkowe rozwiązanie do nauki łączności i technik radia cyfrowego. Panel komunikacyjny Sysblocks to kompaktowe rozwiązanie pozwalające na praktyczną, multidyscyplinarną naukę systemów komunikacyjnych. System został zaprojektowany z myślą o salach lekcyjnych i laboratoriach i jest łatwy do przechowywania. Podczas przeprowadzania ćwiczeń zaleca się pracę indywidualną lub w parach. 

Jak działa system?

Panel zawiera trzy główne moduły oraz moduł miksera, połączone na wspólnej, plastikowej podstawie. Taka architektura pozwala na stworzenie łańcucha komunikacyjnego: 

• Moduł 1 (Nadajnik): Służy do modulacji i/lub kodowania sygnału do formatu cyfrowego. 
• Moduł 2 (Generator Szumu): Służy do generowania szumu, co pozwala na badanie odporności systemów na zakłócenia. 
• Karta Miksera: Miesza zakodowany sygnał z szumem. 
• Moduł 3 (Odbiornik): Odbiera sygnał z miksera, przeprowadza jego demodulację/dekodowanie i przekazuje na wyjścia. 

Dzięki wykorzystaniu oddzielnych programów w każdym bloku, uczniowie badają parametry różnych systemów telekomunikacyjnych, w tym m.in. stosunek sygnału do szumu (SNR) czy współczynniki błędów bitowych (BER). 

Specyfikacja sprzętowa

Architektura płytki Sysblocks została zoptymalizowana pod kątem maksymalnej wydajności przetwarzania sygnałów:

• Sercem układu jest 32-bitowy mikrokontroler PICmicro taktowany zegarem 200 MHz, dedykowany do obliczeń związanych z przetwarzaniem sygnału. 
• Zastosowano dodatkowy mikrokontroler hosta (PICmicro serii 18), który odciąża główny procesor z zadań pobocznych, takich jak komunikacja USB, obsługa wyświetlacza LCD czy wejść przełączników i enkoderów. 
• Każda płytka oferuje cztery wejścia i dwa wyjścia analogowe. Sygnały wejściowe są buforowane i skalowane napięciowo do wartości 1,65 V (połowa napięcia zasilania), a następnie kierowane do wewnętrznych przetworników A/D 32-bitowego mikrokontrolera. 
• Cyfrowy potencjometr umożliwia sterowanie poziomem sygnałów wejściowych bezpośrednio z poziomu oprogramowania. 
• Moduły wyposażono w miniaturowy, monochromatyczny wyświetlacz, przełączniki, enkodery obrotowe oraz programowalne diody LED. 
• Mikrokontrolery są zabezpieczone plastikowymi osłonami. Zasilanie (3.3V) dostarczane jest z USB lub zewnętrznego zasilacza. 
• Płyta udostępnia dwa porty w standardzie E-blocks (mogące obsługiwać m.in. moduły Wi-Fi, klawiatury, Bluetooth, CAN, Zigbee) oraz uniwersalne złącze Grove. 

Oprogramowanie

System jest przystosowany do współpracy ze środowiskiem Flowcode. 

• Graficzne projektowanie DSP: Uczniowie mogą używać komponentów Data flow / DSP, budując systemy z klocków i łącząc graficzne bloczki operatorów – w sposób znany z diagramów w podręcznikach (np. filtry, operacje FFT, modulatory). 
• Symulacja przed wdrożeniem: Utworzony program można zasymulować używając wbudowanych w oprogramowanie wirtualnych oscyloskopów i analizatorów stanów logicznych. 
• Swoboda języków: Flowcode pozwala na połączenie programowania przepływowego z tradycyjnymi schematami blokowymi, kodem C, pseudokodem oraz diagramami maszyn stanów. Skompilowanie kodu i wgranie go na 32-bitowy układ zajmuje zaledwie kilka sekund. 
• Kreatywność: Uczniowie mogą korzystać z gotowych, przygotowanych wcześniej programów, jak i tworzyć własne rozwiązania.

Do zestawu dołączony jest program nauczania, który zawiera instrukcje i karty pracy ucznia. Kurs jest doskonałą kontynuacją nauki po przerobieniu zagadnień z zakresu systemów, sygnałów i DSP/FFT. 

Zakres eksperymentów obejmuje m.in.:

• Modulacje AM, FM, QPSK, XPSK, APSK, FSK oraz OOK
• Systemy komunikacji cyfrowej i techniki radia definiowanego programowo (SDR)
• Kodery i dekodery sygnału
• Pętle synchronizacji fazy (PLL)
• Ciągi pseudolosowe (PRBS) i współczynniki błędów bitowych
• Techniki widma rozproszonego i korelacji 

Zawartość zestawu:

• 1 szt. – Panel komunikacyjny Sysblocks (złożony podzespół: 3 płytki główne, 1 mikser) 
• Zestaw okablowania: 2x kabel USB, 4x adapter BNC-SMA, 4x przewód SMA-SMA, 3x przewód SMA (0,5 m), 1x rozgałęziacz BNC, 1x przewód stereo 3,5 mm wtyk-wtyk (1m) 
• 1 szt. – Zasilacz 
• 1 szt. – Głośnik komputerowy PC 2.0 (USB) 
• Bezpieczne opakowanie do przechowywania: Pojemnik z pokrywą, wyposażony w dwie warstwy pianki ochronnej. 

• Oprogramowanie Flowcode: Środowisko programistyczne pozwalające na graficzne projektowanie systemów elektronicznych. W kontekście tego zestawu, Flowcode służy do wizualnego budowania algorytmów cyfrowego przetwarzania sygnałów (DSP) z gotowych bloków funkcyjnych, a następnie ich kompilowania i wgrywania bezpośrednio do mikrokontrolera na płytce Sysblocks.

• Oscyloskop z funkcją analizatora widma: Uczniowie będą go potrzebować do analizy sygnałów (m.in. szybkiej transformaty Fouriera – FFT, diagramów konstelacji czy wykresów oczkowych), co pozwala ocenić jakość transmisji cyfrowej. Sprzęt ten nie jest dołączony do zestawu – w razie potrzeby doposażenia laboratorium prosimy o informację.