Recentment, dos mons completament diferents es van reunir al nostre laboratori: el món dels transceptors de ràdio econòmics i el món dels costosos sistemes d'enregistrament de senyals de ràdio de banda ampla.
Primer, els nostres bons amics es van acostar a nosaltres per fer un programari per gravar un senyal amb una banda de 500 MHz. Nosaltres, és clar, no ens podíem negar. Al cap i a la fi, calia fer-ho en un tauler de l'empresa "Instrumental Systems", que conec des de fa temps. A l'alba de la meva carrera d'enginyer, vaig haver de treballar amb el seu maquinari i programari.
I després va venir el meu estimat amic d' i va demanar fer un sistema de posicionament per a drons sense GPS. Cal, diu, posar en marxa l'espectacle a l'interior. I al carrer aquests dies, realment no voleu llançar diversos milions de dòlars al cel amb un GPS poc fiable. Interferència i falsificació de la navegació per satèl·lit .
Per al posicionament sense satèl·lits amb una precisió de millor de deu centímetres en una zona de fins a un quilòmetre, no he trobat res més que la tecnologia UWB. DecaWave ha estat al mercat durant molt de temps, produint el xip DW1000 i els mòduls basats en ell. El xip és un transceptor UWB estàndard IEEE 802.15.4-2011. Per cert, la cosa és única, amb doble o fins i tot triple fons. Espero que puguem sondejar-ne les profunditats en els propers anys i escriure sobre això. Segurament no ho podreu fer abans.
Però avui no parlem de posicionament; en parlarem a la propera sèrie.
Avui estem gravant el senyal DW1000. I l'ample de banda d'aquest senyal no és ni més ni menys, sinó 1000 o 500 MHz, que ve determinat pel número de canal. "Completament per accident" hi havia un ordinador amb una placa de circuit a la taula del costat de "Instrumental Systems" amb entresol FMC des de Analog Devices.
Cal assenyalar aquí "per al fiscal" que l'AD9208 ADC és una tecnologia sancionada avui dia. No es pot comprar legalment a Rússia, encara que de vegades ho vulguis. Però aquest mòdul en concret es va comprar fa molt de temps, quan encara no hi havia sancions. És pur, com l'ànima d'un nadó. Espero que aquesta confessió s'arxivi al cas i s'acrediti a l'acusat.
Ara no entrarem en els detalls del desenvolupament de programari per gravar un flux de mostres a la memòria de l'ordinador. Malauradament, encara no podem publicar el codi font de l'aplicació per a Linux. Però esperem obtenir permís per a això la propera vegada. Només val la pena assenyalar que això no va ser fàcil, fins i tot tenint en compte els desenvolupaments de programari proporcionats dels Sistemes Instrumentals. El propi ADC i el sistema per registrar i emetre mostres mitjançant la tecnologia JESD204B són bastant difícils d'entendre, i també es necessitaven pedaços de maquinari al mòdul d'AD. El senyal REFCLK és absolutament necessari per al sistema d'entrada, però al mòdul va a les potes equivocades del connector FMC i, en conseqüència, no va a les potes correctes de l'FPGA. Vaig haver d'aplicar un pegat, que es pot veure a la foto següent: dos cables vermells. Per descomptat, hi havia dubtes que funcionés. La velocitat del rellotge és alta a 375 MHz i el pegat és terrible. Però el sistema va fer front.
Tota la cuina es veu així.
Aquí podeu veure un ordinador amb un bon sistema d'E/S, una placa FMC126P i un entresòl AD9208-3000EBZ. Entre els generadors: un generador de 3000 MHz per al cronometratge de l'ADC, un generador de 770 MHz per REFCLK. Els cables amb connectors SMA connecten els generadors i proporcionen el senyal d'entrada.
La velocitat de dades en brut de la sortida ADC, si no entres en detall, és de 12 GB/s des de dos canals. Segons les mesures i segons la declaració del fabricant de la placa FMC126P, la velocitat d'entrada màxima és de 5 GB/s. Per tant, només vam utilitzar un canal a l'ADC i el vam passar pel DDC (Digital Down Converter) integrat a l'AD9208 amb un delmat per quatre. Així, el flux de dades era de 3 GB/s (freqüència de mostreig 750 MHz, senyal complex de 16 bits).
Comprovar que el sistema té temps per gravar mostres és molt senzill: només cal controlar els bits enganxosos de l'estat de la FPGA FIFO. Si no hi ha hagut cap esdeveniment de desbordament FIFO durant la nit, el bit no s'establirà. I afirmem amb alegria que no hi va haver pèrdua de lectures. Primer comprovem, per descomptat, que els bits d'estat de tancament funcionin. També mirem la forma del senyal del fitxer per assegurar-nos que la qualitat del senyal ADC capturat correspon a la documentació.
Però, quin tipus de senyal seria digne d'aquest sistema d'entrada? Per descomptat, UWB de la taula següent!
Afortunadament, vam triar una freqüència de canal de 4 GHz per al sistema de posicionament del drone. Això correspon als canals 4 i 2 de la terminologia DW1000 (figura 13 del full de dades). Hem fet una antena integrada a la placa per a aquesta freqüència, o, millor dit, per a aquest rang. No va ser fàcil coordinar-lo en una banda tan àmplia. Però la cosa va resultar eròtica! Hi ha qui diu que sembla un símbol... amb orelles.
Un senyal de 4 GHz amb una amplada de banda de 500 MHz es troba dins de la tercera banda de Nyquist i té intervals de guarda suficients per evitar l'aliasing. Per tant, simplement connectem el senyal DW1000 a l'entrada AD9208 directament.
Vam rebre dos fitxers: un amb una freqüència PRF de 64 MHz, l'altre - 16 MHz. La velocitat de transmissió es va establir al mínim per a DW1000 - 110 kbit/s.
El fitxer, això . Aneu amb compte, els fitxers són enormes!
En el primer fitxer veiem paquets que duren unes 750 mostres o 1000 nanosegons.
En el segon fitxer, els paquets són quatre vegades més curts.
I això és totalment coherent amb l'estàndard IEEE 802.15.4-2011 pel que fa a la capa física UWB:
La modulació dins del paquet és similar a la modulació de fase, que també correspon a l'especificada a l'estàndard BPSK. Podeu trobar l'estàndard en si a Internet, cerqueu "IEEE 802.15.4-2011".
Si amplieu lleugerament la finestra de temps d'observació, també podeu veure el desnivell dels paquets, que correspon a la descripció de la modulació híbrida IEEE 802.15.4-2011 UWB - fase de posició (BPM-BPSK).
En general, trobo que el xip DW1000 i la modulació d'aquest UWB PHY són una bomba, sigui el que signifiqui, una cosa al nivell d'un JTIDS militar. Aquesta és la meva nova afició. Continuarà!
D'una banda, excavarem DW1000, de l'altra, tractarem l'estàndard IEEE 802.15.4.
Font: www.habr.com