Nemrég két teljesen különböző világ találkozott laboratóriumunkban: az olcsó rádió-adó-vevők és a drága szélessávú rádiójelrögzítő rendszerek világa.
Először jó barátaink kerestek meg minket, hogy készítsünk szoftvert egy 500 MHz-es sávú jel rögzítésére. Természetesen nem utasíthattuk el. Hiszen ezt az általam régóta ismert „Instrumental Systems” cég tábláján kellett megtenni. Mérnöki pályafutásom hajnalán az ő hardverükkel és szoftvereikkel kellett dolgoznom.
És akkor jött a kedves barátom A és felkérték, hogy készítsenek helymeghatározó rendszert a GPS nélküli drónokhoz. Azt mondja, a bemutatót bent kell indítani. És manapság az utcán nem igazán akar több millió dollárt az égbe lőni egy megbízhatatlan GPS-en. Sat navigációs interferencia és hamisítás .
Egy kilométeres zónában tíz centiméternél jobb pontosságú műholdak nélküli helymeghatározáshoz az UWB technológián kívül mást nem találtam. A DecaWave már régóta a piacon van, a DW1000 chipet és az arra épülő modulokat gyártja. A chip egy IEEE 802.15.4-2011 szabványú UWB adó-vevő. A dolog egyébként egyedi, dupla vagy akár tripla fenékkel. Remélem, az elkövetkező néhány évben felmérhetjük a mélységeit, és írhatunk róla. Korábban biztosan nem fogod tudni megtenni.
De ma nem a pozicionálásról beszélünk, hanem a következő sorozatban.
Ma a DW1000 jelet rögzítjük. Ennek a jelnek a sávszélessége pedig nem több és nem is kevesebb, hanem 1000 vagy 500 MHz, amit a csatornaszám határoz meg. „Teljesen véletlenül” a szomszéd asztalon volt egy számítógép áramköri lappal az "Instrumental Systems"-től FMC mezzanine-nal az Analog Devices-től.
Itt kell megjegyezni „az ügyész számára”, hogy az AD9208 ADC ma engedélyezett technológia. Nem lehet legálisan megvásárolni Oroszországban, bár néha nagyon szeretné. De ezt a modult nagyon régen vásárolták, amikor még nem voltak szankciók. Tiszta, akár egy csecsemő lelke. Remélem, hogy ezt a vallomást beiktatják az ügybe, és jóváírják a vádlottnak.
Most nem megyünk bele a mintafolyamok számítógép memóriájába történő rögzítésére szolgáló szoftver fejlesztésének részleteibe. Sajnos még nem tudjuk közzétenni az alkalmazás forráskódját Linuxra. De reméljük legközelebb engedélyt kapunk erre. Csak annyit érdemes megjegyezni, hogy ez nem volt egyszerű, még a Műszerrendszerek biztosított szoftverfejlesztéseit is figyelembe véve. Maga az ADC és a JESD204B technológiát használó minták órajel- és kimeneti rendszere meglehetősen nehezen érthető, és hardverjavítások is kellettek a modulban az AD-től. A REFCLK jel feltétlenül szükséges a bemeneti rendszerhez, de a modulon az FMC csatlakozó rossz lábaira megy, és ennek megfelelően nem az FPGA jobb lábaira. Fel kellett helyeznem egy tapaszt, ami az alábbi képen látható - két piros vezeték. Természetesen voltak kétségek, hogy ez sikerülni fog. Az órajel magas, 375 MHz, a patch pedig szörnyű. De a rendszer megbirkózott.
Az egész konyha így néz ki.
Itt egy jó I/O rendszerrel rendelkező számítógép, egy FMC126P kártya és egy AD9208-3000EBZ mezzanine látható. A generátorok közül: egy 3000 MHz-es generátor az ADC órajeléhez, egy 770 MHz-es generátor a REFCLK-hez. SMA csatlakozós kábelek kötik össze a generátorokat és biztosítják a bemeneti jelet.
A nyers adatátviteli sebesség az ADC kimenetről, ha nem részletezzük, két csatornáról 12 GB/s. A mérések szerint és az FMC126P kártya gyártói nyilatkozata szerint a maximális bemeneti sebesség 5 GB/s. Ezért az ADC-ben csak egy csatornát használtunk, és az AD9208-ba épített DDC-n (Digital Down Converter) adtuk át négyes tizedeléssel. Így az adatáramlás 3 GB/s volt (mintavételi frekvencia 750 MHz, 16 bites komplex jel).
Annak ellenőrzése, hogy a rendszernek van-e ideje a minták rögzítésére, nagyon egyszerű: csak figyelni kell az FPGA FIFO állapotának ragadós bitjeit. Ha egyik napról a másikra nem történt FIFO túlcsordulás esemény, a bit nem lesz beállítva. És boldogan konstatáljuk, hogy nem volt veszteség az olvasmányokból. Először természetesen ellenőrizzük, hogy a reteszelő állapotbitek működnek-e. A jel alakját is megvizsgáljuk a fájlból, hogy megbizonyosodjunk arról, hogy a rögzített ADC jel minősége megfelel a dokumentációnak.
De milyen jel lenne méltó egy ilyen bemeneti rendszerhez? Természetesen UWB a szomszéd asztalról!
Szerencsére 4 GHz-es csatornafrekvenciát választottunk a drón helymeghatározó rendszerhez. Ez a DW4 terminológiájában a 2. és 1000. csatornának felel meg (az adatlap 13. ábrája). Erre a frekvenciára, vagy jobban mondva erre a tartományra készítettünk a táblába épített antennát. Nem volt könnyű ezt ilyen széles sávon koordinálni. De a dolog erotikusnak bizonyult! Egyesek szerint úgy néz ki, mint egy szimbólum... fülekkel.
A 4 GHz-es, 500 MHz-es sávszélességű jel a harmadik Nyquist-sávba esik, és elegendő védelmi időközzel rendelkezik az álnevek elkerüléséhez. Ezért egyszerűen csatlakoztattuk a DW1000 jelet közvetlenül az AD9208 ADC bemenetéhez.
Két fájlt kaptunk: az egyik 64 MHz-es, a másik 16 MHz-es PRF frekvenciájú. Az átviteli sebességet a DW1000-hez minimálisra állítottuk – 110 kbit/s.
Ezt fájl, ez . Vigyázat, a fájlok hatalmasak!
Az első fájlban körülbelül 750 minta vagy 1000 nanoszekundum hosszúságú csomagokat látunk.
A második fájlban a csomagok négyszer rövidebbek.
És ez teljes mértékben összhangban van az IEEE 802.15.4-2011 szabvánnyal az UWB fizikai réteg tekintetében:
A csomagon belüli moduláció hasonló a fázismodulációhoz, amely szintén megfelel a BPSK szabványban meghatározottnak. Magát a szabványt megtalálhatja az interneten, keresse az „IEEE 802.15.4-2011” kifejezést.
A megfigyelési időablak kismértékű bővítésével a csomagok egyenetlenségeit is láthatjuk, ami megfelel a hibrid moduláció IEEE 802.15.4-2011 UWB - pozíciófázis (BPM-BPSK) leírásának.
Általában véve a DW1000 chipet és az UWB PHY modulációját bombának tartom, bármit is jelentsen ez, egy katonai JTIDS szintjén. Ez az új hobbim. Folytatjuk!
Egyrészt a DW1000-et fogjuk ásni, másrészt az IEEE 802.15.4 szabvánnyal fogunk foglalkozni.
Forrás: will.com