في الآونة الأخيرة، التقى عالمان مختلفان للغاية في مختبرنا: عالم أجهزة الإرسال والاستقبال الراديوية الرخيصة وعالم أنظمة تسجيل الراديو ذات النطاق العريض الباهظة الثمن.
أولاً، لجأ إلينا أصدقاؤنا الطيبون لإنشاء برنامج لتسجيل الإشارة بنطاق 500 ميجاهرتز. نحن، بالطبع، لا نستطيع أن نرفض. بعد كل شيء، كان من الضروري القيام بذلك في مجلس إدارة شركة الأنظمة الآلية، التي أعرفها منذ فترة طويلة. في الأيام الأولى للهندسة، كان علي أن أعمل مع أجهزتهم وبرامجهم.
ثم جاء صديق عزيز من وطلب إنشاء نظام تحديد المواقع للطائرات بدون طيار بدون نظام تحديد المواقع. ويقول إنه من الضروري إدارة العرض في الداخل. وفي الشارع في عصرنا، لا ترغب حقًا في إطلاق عدة ملايين من الدولارات في السماء على نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) غير الموثوق به. التدخل في الملاحة عبر الأقمار الصناعية والانتحال .
بالنسبة لتحديد المواقع بدون أقمار صناعية بدقة أفضل من عشرة سنتيمترات في منطقة تصل إلى كيلومتر واحد، لم أجد أي شيء آخر غير تقنية UWB. لقد كانت DecaWave موجودة في السوق منذ فترة طويلة، وهي تنتج شريحة DW1000 والوحدات النمطية المبنية عليها. الدائرة الدقيقة عبارة عن جهاز إرسال واستقبال UWB لمعيار IEEE 802.15.4-2011. بالمناسبة، الشيء فريد من نوعه، مع قاع مزدوج أو حتى ثلاثي. آمل أن نتمكن من الاستفادة من أعماقها في السنوات القليلة المقبلة والكتابة عنها. أنت بالتأكيد لا تستطيع أن تفعل ذلك من قبل.
لكن الأمر لا يتعلق بالتمركز اليوم، المزيد عن ذلك في الحلقات القادمة.
اليوم نقوم بتسجيل إشارة DW1000. وعرض النطاق الترددي لهذه الإشارة لا يزيد ولا يقل، بل هو 1000 أو 500 ميجا هرتز، والذي يتم تحديده بواسطة رقم القناة. "بالصدفة تمامًا" على الطاولة التالية كان هناك جهاز كمبيوتر مزود بلوحة من الأنظمة الآلية مع الميزانين FMC من الأجهزة التناظرية.
وتجدر الإشارة هنا "بالنسبة للمدعي العام" إلى أن AD9208 ADC هو اليوم أسلوب عقوبات. لا يمكنك شرائه بشكل قانوني في روسيا، على الرغم من أنك تريد ذلك حقًا في بعض الأحيان. ولكن تم شراء هذه الوحدة منذ فترة طويلة، عندما لم تكن هناك عقوبات بعد. فهو طاهر كروح الطفل. آمل أن يتم تقديم هذا الاعتراف في القضية وأن يُنسب إلى المتهم.
لن ندخل الآن في تفاصيل تطوير برنامج لتسجيل تدفق القراءات إلى ذاكرة الكمبيوتر. حتى الآن، للأسف، لا يمكننا نشر الكود المصدري للتطبيق لنظام التشغيل Linux. لكننا نأمل في الحصول على إذن بذلك في المرة القادمة. تجدر الإشارة فقط إلى أن الأمر لم يكن سهلاً، حتى مع الأخذ في الاعتبار تطورات البرامج المقدمة للأنظمة الآلية. من الصعب جدًا فهم ADC نفسه ونظام تسجيل الوقت وإخراج العينات باستخدام تقنية JESD204B، لذلك كانت هناك حاجة أيضًا إلى تصحيحات الأجهزة في وحدة AD. تعد إشارة REFCLK ضرورية لنظام الإدخال، ولكنها في الوحدة تذهب إلى الأرجل الخاطئة لموصل FMC، وبالتالي لا تقع على الأرجل اليمنى لـ FPGA. اضطررت إلى وضع رقعة يمكن رؤيتها في الصورة أدناه - سلكين أحمرين. وكانت هناك بالطبع شكوك في نجاح هذا الأمر. سرعة الساعة عالية 375 ميجا هرتز والتصحيح فظيع. لكن النظام نجح.
المطبخ كله يبدو هكذا.
هنا يمكنك رؤية جهاز كمبيوتر مزود بنظام إدخال / إخراج جيد ولوحة FMC126P وميزانين AD9208-3000EBZ. من المولدات: مولد 3000 ميجا هرتز لتوقيت ADC، ومولد 770 ميجا هرتز لـ REFCLK. تقوم الكابلات ذات موصلات SMA بتوصيل المولدات وتزويد إشارة الإدخال.
معدل البيانات الأولية من مخرج ADC، إن لم يكن تافهًا، هو 12 جيجابايت / ثانية من قناتين. قامت الشركة المصنعة للوحة FMC126P بقياس وإعلان سرعة إدخال قصوى تبلغ 5 جيجابايت/ثانية. لذلك، استخدمنا قناة واحدة فقط في ADC وقمنا بتمريرها من خلال DDC (محول رقمي لأسفل) المدمج في AD9208 بخسارة قدرها أربعة. وبالتالي، كان تدفق البيانات 3 جيجابايت/ثانية (تردد أخذ العينات 750 ميجاهرتز، إشارة معقدة 16 بت).
يعد التحقق من أن النظام لديه الوقت لتسجيل العينات أمرًا بسيطًا للغاية: كل ما تحتاجه هو التحكم في بتات حالة FPGA FIFO اللاصقة. إذا لم تكن هناك أحداث تجاوز FIFO أثناء الليل، فلن يتم تعيين البت. ويسعدنا أن نذكر أنه لم تكن هناك خسارة في القراءات. نتحقق أولاً، بطبيعة الحال، من أن إغلاق بتات الحالة يعمل. نقوم أيضًا بعرض الشكل الموجي من الملف للتأكد من أن جودة التقاط إشارة ADC متوافقة مع الوثائق.
ولكن ما هو نوع الإشارة التي تستحق نظام الإدخال هذا؟ بالطبع UWB من الجدول التالي!
لحسن الحظ، بالنسبة لنظام تحديد المواقع بدون طيار، اخترنا تردد القناة 4 جيجا هرتز. وهذا يتوافق مع القناتين 4 و2 في مصطلحات DW1000 (ورقة بيانات الشكل 13). لقد صنعنا هوائيًا مدمجًا في اللوحة لهذا التردد، أو بالأحرى لهذا النطاق. ولم يكن من السهل تنسيقها في مثل هذا النطاق الواسع. لكن الشيء تبين أنه مثير! يقول البعض أنه يبدو كرمز... له آذان.
تقع إشارة 4 جيجا هرتز مع عرض نطاق 500 ميجا هرتز ضمن نطاق Nyquist الثالث ولها فترات حماية كافية لتجنب التعرج. لذلك، قمنا ببساطة بتطبيق إشارة DW1000 على مدخل AD9208 ADC مباشرة.
لقد تلقينا ملفين: أحدهما بتردد PRF 64 ميجا هرتز والآخر بتردد 16 ميجا هرتز. تم ضبط معدل النقل على الحد الأدنى لـ DW1000 - 110 كيلوبت في الثانية.
هذا الملف، هذا . احذر، الملفات ضخمة!
في الملف الأول، نرى حزمًا تبلغ مدتها حوالي 750 عينة أو 1000 نانو ثانية.
في الملف الثاني، تكون الحزم أقصر بأربع مرات.
وهذا يتوافق تمامًا مع معيار IEEE 802.15.4-2011 فيما يتعلق بالطبقة المادية UWB:
يشبه التشكيل داخل الرزمة تشكيل الطور، والذي يتوافق أيضًا مع BPSK المحدد في المعيار. يمكنك العثور على المعيار نفسه على الإنترنت، ابحث عن "IEEE 802.15.4-2011".
إذا قمت بتوسيع نافذة وقت المراقبة قليلاً، فيمكنك أيضًا رؤية عدم انتظام الحزم، والذي يتوافق مع وصف التعديل المختلط IEEE 802.15.4-2011 UWB - مرحلة الموضع (BPM-BPSK).
بشكل عام، أجد شريحة DW1000 وتعديل قنبلة UWB PHY هذه، مهما كان معنى ذلك، شيئًا ما، على مستوى JTIDS العسكري. هذه هوايتي الجديدة. يتبع!
من ناحية سنحفر DW1000 ومن ناحية أخرى سنتعامل مع معيار IEEE 802.15.4.
المصدر: www.habr.com