|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ЕНЦИКЛОПЕДІЯ РАДІОЕЛЕКТРОНІКИ ТА ЕЛЕКТРОТЕХНІКИ Мікросхеми для радіомодемів Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки
Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Цивільний радіозв'язок Передача даних по радіоканалу на невеликі відстані набуває все більшого поширення в побуті. Звичайними стали вже "радіоключі" для автомобільної сигналізації та дистанційного керування різними об'єктами, завойовують популярність "радіомиші" та "радіоклавіатури" комп'ютерів тощо. Настав час і для бездротового об'єднання комп'ютерів у мережу. Ця стаття познайомить читачів із спеціалізованими мікросхемами, призначеними для вирішення таких завдань. Ще недавно кожен, хто вперше побачив "тильну" сторону системного блоку діючого комп'ютера, був уражений павутиною приєднаних до нього проводів і кабелів, які йшли до чималого пристрою, що взаємодіє з комп'ютером. Використання шини USB, що обходить всі пристрої послідовно, полегшує кабельну мережу, але не вирішує проблему остаточно. Спроби застосувати для зв'язку між комп'ютером та його периферією інфрачервоне випромінювання немає великого успіху, оскільки між джерелом і приймачем ІЧ-променів обов'язкова пряма видимість, а реальна дальність надійного зв'язку вбирається у двох метрів. До того ж, конкуруючими виробниками апаратури так і не вироблено єдиного протоколу обміну даними. Тому наявність у вашому комп'ютері адаптера IrDA ще не гарантує можливості зв'язатися з його допомогою будь-яким з обладнаних IrDA пристроїв. Останнім часом все більший розвиток отримує ідея організувати "ближній" зв'язок між комп'ютерами, що знаходяться в одному або сусідніх приміщеннях, і пристроями, що взаємодіють з ними (принтерами, сканерами, модемами і т. п.) по радіоканалу. Однак при простоті і очевидності такого підходу труднощів на шляху його реалізації так багато, що проблему досі не можна вважати вирішеною. Принаймні до проголошеної деякими розробниками мети "додаємо в кожен комп'ютер і периферійний пристрій по одній мікросхемі - і справа в капелюсі" ще дуже далеко. Проте "процес пішов". Робляться спроби виробити єдині технології та протоколи "локального" комп'ютерного радіозв'язку. Найвідоміші з них Bluetooth, IEEE 802.11, UWB та Номе RF конкурують між собою. Виявити переможця, оцінивши на практиці декларовані переваги та недоліки запропонованих технологій, має бути в недалекому майбутньому. А поки що виробники обов'язкових для зв'язку за будь-яким протоколом вузлів - мікросхем НВЧ приймачів (трансіверів) - орієнтуючись на один із протоколів, проте закладають можливість використання та інших. У цій статті ми розповімо про деякі з цих мікросхем. Норвезька фірма BlueChip Communications AS випускає однокристальні мікросхеми радіотрансіверів ВСС418 і ВСС918, які характеризуються мікропотужним споживанням енергії, можливістю роботи в широкому діапазоні температур (від -40 до +85 ° С) і призначені, головним чином, для обміну цифровими даними радіомереж діапазонів 400 і 900 МГц. Основні сфери застосування цих трансіверів - дистанційні датчики, що використовуються в промисловості, в системах безпеки та в медицині. Крім того, вони можуть бути використані в системах моніторингу навколишнього середовища, низькошвидкісних комп'ютерних радіомережах, дистанційних зчитувачах штрих-кодів, двонаправленому пейджингу і т.п. Мікросхеми подібні до внутрішньої структури і параметрів, випускаються в пластмасових корпусах TQFP-44 (розміри 12x12 мм) з чотиристороннім розташуванням висновків і відрізняються лише тим, що ВСС418 перекриває діапазон 300 МГц, а ВСС600 - 918. Робочу частоту та інші режими роботи мікросхем трансіверів встановлюють за допомогою 80-бітової команди, що заноситься послідовним двійковим кодом спеціальний регістр мікросхеми. Для забезпечення гнучкості застосування цих мікросхем передбачена можливість програмування восьми рівнів вихідної потужності передавача (інтервал - 3 дБ, максимальний рівень - 10 мВт), двох (для ВСС418) або чотирьох (для ВСС918) значень коефіцієнта посилення вхідних каскадів приймача (дозволяє знижувати чутливість на 25 ..33 дБ), а також чотирьох значень смуги пропускання ФНЧ (10, 30, 60 або 200 кГц). Як інші особливості побудови даних трансіверів можна відзначити використання в приймачі методу прямого перетворення частоти, наявність двоканального синтезатора частоти із зовнішньою петлею ФАПЧ, що забезпечує дуже густу сітку частот (сотні герц), виходи детектора захоплення LockDet і рівня сигналу RSSI, що приймається, а також вбудований перебудовуваний семиполюсний еліптичний гіраторний ФНЧ приймача Для передачі інформації застосовується частотна маніпуляція несучої (FSK) з девіацією, яку вибирають відповідно до необхідної швидкості прийому/передачі даних. Максимальна швидкість передачі, що підтримується мікросхемами трансіверів ВСС, становить 128 кБод. Для швидкостей 9,6 кБод та менш рекомендована девіація - ±25 кГц. При чутливості приймача -105 дБм і ненаправлених антен це гарантує дальність зв'язку на відкритому просторі до 700 м. Номінальна напруга живлення - 3 В. Споживаний струм в режимі передачі - не більше 50 мА, в режимі прийому - 8 мА, в режимі очікування - менше 2 мкА. Задающим генератором передавача і гетеродином приймача служить синтезатор частоти, що складається з генератора, керованого напругою (VCO), двох програмованих дільників частоти та петлі ФАПЛ (PLL). Для стабілізації частоти синтезатора рекомендовано використання високоякісного кварцового резонатора із частотою 10 МГц. У мікросхемах трансіверів ВСС, залежно від необхідної швидкості передачі даних, закладена можливість використання одного з чотирьох способів маніпулювання частоти передавача - шляхом зміни коефіцієнта поділу одного з лічильників синтезатора, перемиканням між двома запрограмованими дільниками частоти, модуляція (затягування) частоти опорного кварцового резонатора модуляція VCO. Приймальна частина виконана за схемою прямого перетворення частоти та містить цифровий частотний детектор. Демодуляція проводиться порівнянням фаз прийнятого сигналу синфазному I і квадратурному Q каналах. Якщо каналі I вона відстає від Q, частота сигналу вище частоти гетеродина, якщо випереджає - нижче її. Притаманний таким схемам так званий "джиттер" (тремтіння фронту) даних, які зазвичай, не створює будь-яких проблем при прийомі цифрових даних, однак його величину необхідно враховувати у випадках, коли важливий момент приходу фронту сигналу. Джиттер зменшується зі збільшенням девіації частоти F, при цьому його максимальне значення не перевищує 1/(4 F). Система ФАПЧ налаштовує гетеродин на середню частоту сигналу, тому в переданій кодовій послідовності, щоб уникнути збоїв, повинно міститися рівне число логічних нулів і одиниць. Це звичайне для цифрових систем зв'язку вимога обов'язково враховують при виборі способу кодування даних, що передаються. Фірма BlueChip Communications рекомендує для цього використовувати Манчестерський або ЗВ4В блоковий код. Для контролю роботи ФАПЧ у тран-сіверах ВСС є можливість використання спеціально передбаченого виходу LockDet – детектора захоплення. Постійна напруга на виході RSSI пропорційна логарифму потужності сигналу на вході приймача, причому ця залежність зберігається динамічному діапазоні порядку 70 дБ. Типова схема включення мікросхеми ВСС418 показано на рис. 1. Варикап D1 та його оточення – елементи VCO та ФАПЧ. Кварцовий резонатор ZQ1, як говорилося, задає зразкову частоту. Котушки індуктивності та більшість конденсаторів у правій частині схеми входять у НВЧ ланцюга узгодження входу та виходу приймача з антеною WA1. Ланцюг R15D3L3D2 служить для комутації антени до входу приймача або виходу передавача мікросхеми трансівера.
На базі мікросхем ВСС418 і ВСС918 випускають НВЧ модулі RFB433, RFB868 і RFB915, побудовані за схемами, подібними до розглянутої вище (рис.1). Вони мають розміри приблизно 25x25x3 мм та висновки, пристосовані для поверхневого монтажу. Модулі оптимізовані (налаштовані виробником) на швидкість передачі 19,2 кБод та роботу відповідно в ISM-діапазонах 433,4...434,4 МГц, 868,8...869 МГц та 903...927 МГц, при цьому вони можуть працювати й у ширшому діапазоні частот. Узгоджену антену (з хвильовим опором фідера 50... 100 Ом) до модулів можна підключати безпосередньо, без додаткових НВЧ елементів. Абревіатурою ISM прийнято позначати діапазони, призначені для роботи на випромінювання апаратури промислового (Industrial), наукового (Scientific) та медичного (Medical) призначення. У Європі та США будь-яка ліцензія для роботи в цих діапазонах не потрібна. Фірма BlueChip Communications пропонує розробникам апаратури налагоджувальні плати (Evaluation Kits, комплект складається з 2 шт.), що містять НВЧ модуль, друковану антену та мікроконтролер PIC16LC63A. Скориставшись програмним забезпеченням, що додається до плат, можна організувати двосторонню передачу даних між двома комп'ютерами, віддаленими на відстань до 300 м. Однією з останніх розробок фірми є радіомодем MOD433, що підключається за інтерфейсом RS232 до СОМ-порту комп'ютера, до джерела живлення 6..9 В та до зовнішньої узгодженої антени. Радіомодем налаштований на швидкість передачі даних 19,2 кБод і використовує десять робочих частот в діапазоні 433,4...434,4 МГц, що автоматично скануються з темпом 100 мс. Приймачі ISM-діапазону випускають і інші фірми. Наприклад, Texas Instrument виготовляє мікросхеми TRF6900 та TRF6901 у корпусі PQFP-48. Перша їх перекриває смугу частот 850...950 МГц, друга - 860...930 МГц. Потужність передавача – 3 мВт, коефіцієнт шуму приймача – 3,3 дБ. Зовнішній цифровий інтерфейс приймачів орієнтований на мікроконтролер MSP430 тієї ж компанії. Не залишилася осторонь відома своїми мікросхемами пам'яті та мікроконтролерами американська фірма Atmel Corporation . Вступивши в асоціацію Bluetooth (до речі, назва походить від прізвиська короля Харальда, який правив Данією та Норвегією в X столітті), вона розробила низку мікросхем на підтримку цього протоколу. Найскладніша їх - контролер протоколу АТ76С511. Досить сказати, що він виконаний у 176-вивідному корпусі, містить 32-розрядне обчислювальне RISC-ядро ARM7TDMI, а для виконання всіх передбачених Bluetooth функцій вимагає 256 Кбайт зовнішньої оперативної та стільки ж FLASH або іншої енергонезалежної пам'яті. Для зв'язку з комп'ютером мікросхема АТ76С511 має три різні інтерфейси: USB, PCMCIA і емулятор UART 16550. Надалі планується випускати спрощені варіанти, кожен з яких буде лише з одним інтерфейсом. Контролер організує радіозв'язок, "командуючи" НВЧ-модулем - мікросхемою Т2901 тієї самої фірми. Зв'язок ведеться на 79 фіксованих частотах діапазоні 2400...2500 МГц. Згідно з протоколом Bluetooth, робоча частота змінюється стрибком кожні 625 мкс, причому закон зміни відомий абонентам, що встановили зв'язок, а для інших - непередбачуваний. В результаті два і більше канали зв'язку, працюючи одночасно в одній смузі частот, не заважають один одному. Рідкісні збої, викликані випадковим короткочасним збігом частот передавачів, швидко усуває багаторівнева система перешкодостійкого кодування даних, що передбачена протоколом, і корекції помилок. Щоправда, "чиста" швидкість обміну даними 1 Мбіт/с у результаті знижується приблизно на 20%. Типова схема включення мікросхеми Т2901 наведено на рис. 2, численні блокувальні конденсатори ємністю 4,7 пФ, підключені до всіх висновків живлення та управління, не показані. Сигнал зразкової частоти подають висновок 1 (CLK). Є програмно вибрати одне з чотирьох можливих її значень. Потужність передавача – 1 мВт. Інформацію передають частотною маніпуляцією, що несе з номінальною девіацією ±160 кГц. Модулюючий сигнал може бути попередньо відфільтрований за допомогою вбудованого ФНЧ з характеристиками гауса. Цей фільтр включають та вимикають перемикачем SW1.
Приймач у разі - звичайний супергетеродин з проміжною частотою 111 МГц. Його коефіцієнт шуму – 12 дБ. Вибірковість забезпечує ПАР-фільтр F1, коливальні контури з котушками L2 та L3 – елементи УПЧ та частотного дискримінатора. Транзистор Q1 входить до складу внутрішнього стабілізатора напруги живлення. Струм, що споживається мікросхемою, майже не залежить від режиму прийом/передача, становлячи приблизно 60 мА, і лише в режимі очікування зменшується до десятків мікроампер. Цікава особливість пристрою мікросхеми Т2901 - сигнал передавача формується на подвоєній частоті (4800...5000 МГц), яку перед подачею вихід ділять на два. Демодулятор приймача також працює на частоті, удвічі меншій за проміжну, - 55,5 МГц. Для збільшення вихідної потужності та чутливості приймача Т2901 фірма Atmel пропонує додаткові мікросхеми НВЧ підсилювача потужності (Т7023) та аналогічного підсилювача, об'єднаного з малошумним вхідним (Т7024). Їх особливість - наявність спеціального входу регулювання вихідної потужності, що дозволяє плавно включати та вимикати передавач, встановлювати мінімальний достатній для підтримки зв'язку рівень потужності сигналу, що випромінюється. Ці заходи мінімізують перешкоди, створювані іншим каналам зв'язку, що працюють у тому ж діапазоні. Вихідна потужність обох мікросхем – 200 мВт, коефіцієнт шуму мікросхеми Т7024 – не більше 2,3 дБ. Автор: А.Довгий, м.Москва
Новий спосіб управління та маніпулювання оптичними сигналами
05.05.2024 Приміальна клавіатура Seneca
05.05.2024 Запрацювала найвища у світі астрономічна обсерваторія
04.05.2024
▪ Світлові бар'єри F3ET та F3EM ▪ Мобільний суперчіп Nvidia Tegra X1 ▪ Немовлята стійкі до візуальних ілюзій ▪ Пристебніть ремені, пасажири на задніх сидіннях
▪ розділ сайту Інструкції з експлуатації. Добірка статей ▪ стаття Всі дрібниці в порівнянні з вічністю. Крилатий вислів ▪ стаття Співавтором якого відкриття в медицині став оббивальник меблів? Детальна відповідь ▪ стаття Велокомп'ютер. Поради туристу ▪ стаття Замазка для водопровідних труб. Прості рецепти та поради ▪ стаття Звукове реле. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки
Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт
www.diagram.com.ua |
Дивіться інші статті розділу 
Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:
All languages of this page