Baru-baru ini, dua dunia yang sangat berbeda berkumpul di laboratorium kami: dunia pemancar radio murah dan dunia sistem perekaman sinyal radio broadband yang mahal.
Pertama, teman baik kami mendekati kami untuk membuat software untuk merekam sinyal dengan pita 500 MHz. Tentu saja kami tidak bisa menolaknya. Lagi pula, hal ini perlu dilakukan di dewan dari perusahaan “Sistem Instrumental”, yang sudah saya kenal sejak lama. Pada awal karir teknik saya, saya harus bekerja dengan perangkat keras dan perangkat lunak mereka.
Dan kemudian sahabatku datang dari dan diminta membuat sistem penentuan posisi drone tanpa GPS. Hal ini perlu, katanya, untuk meluncurkan pertunjukan di dalam ruangan. Dan di jalanan saat ini, Anda tentu tidak ingin meluncurkan beberapa juta dolar ke angkasa dengan GPS yang tidak dapat diandalkan. Gangguan navigasi satelit dan spoofing .
Untuk penentuan posisi tanpa satelit dengan akurasi lebih dari sepuluh sentimeter pada zona hingga satu kilometer, saya belum menemukan apa pun selain teknologi UWB. DecaWave telah lama berada di pasaran, memproduksi chip DW1000 dan modul berdasarkan itu. Chip ini merupakan transceiver UWB dengan standar IEEE 802.15.4-2011. Ngomong-ngomong, bendanya unik, dengan dasar ganda atau bahkan tiga kali lipat. Saya berharap kita dapat menyelami kedalamannya dalam beberapa tahun ke depan dan menulis tentangnya. Anda pasti tidak akan bisa melakukannya lebih awal.
Namun hari ini kita tidak membicarakan positioning; kita akan membicarakannya di seri berikutnya.
Hari ini kami merekam sinyal DW1000. Dan bandwidth sinyal ini tidak lebih dan tidak kurang, melainkan 1000 atau 500 MHz, yang ditentukan oleh nomor saluran. “Secara tidak sengaja” ada komputer dengan papan sirkuit di meja sebelah dari "Sistem Instrumental" dengan mezzanine FMC dari Perangkat Analog.
Perlu dicatat di sini “untuk jaksa” bahwa ADC AD9208 adalah teknologi yang disetujui saat ini. Anda tidak dapat membelinya secara legal di Rusia, meskipun terkadang Anda sangat menginginkannya. Tapi modul khusus ini sudah lama dibeli, saat belum ada sanksi. Dia murni, seperti jiwa bayi. Saya berharap pengakuan ini akan diajukan bersama kasus ini dan akan dikreditkan kepada terdakwa.
Sekarang kami tidak akan membahas detail pengembangan perangkat lunak untuk merekam aliran sampel ke dalam memori komputer. Sayangnya, kami belum bisa mempublikasikan kode sumber aplikasi untuk Linux. Tapi kami berharap mendapat izin untuk ini lain kali. Perlu dicatat bahwa ini tidak mudah, bahkan dengan mempertimbangkan pengembangan perangkat lunak yang disediakan oleh Sistem Instrumental. ADC itu sendiri dan sistem pencatatan jam kerja dan keluaran sampel menggunakan teknologi JESD204B cukup sulit untuk dipahami, dan patch perangkat keras juga diperlukan dalam modul dari AD. Sinyal REFCLK mutlak diperlukan untuk sistem input, tetapi pada modul sinyal tersebut masuk ke kaki yang salah dari konektor FMC dan, karenanya, tidak menuju ke kaki kanan FPGA. Saya harus menerapkan tambalan, yang dapat dilihat pada foto di bawah - dua kabel merah. Tentu saja ada keraguan bahwa hal itu akan berhasil. Kecepatan clocknya tinggi pada 375 MHz dan patchnya buruk. Tapi sistem mengatasinya.
Seluruh dapur terlihat seperti ini.
Di sini Anda dapat melihat komputer dengan sistem I/O yang baik, board FMC126P, dan mezzanine AD9208-3000EBZ. Di antara generator tersebut: generator 3000 MHz untuk clocking ADC, generator 770 MHz untuk REFCLK. Kabel dengan konektor SMA menghubungkan generator dan memberikan sinyal input.
Kecepatan data mentah dari output ADC, jika tidak dijelaskan secara detail, adalah 12 GB/s dari dua saluran. Menurut pengukuran dan menurut pernyataan pabrikan papan FMC126P, kecepatan input maksimum adalah 5 GB/s. Oleh karena itu, kami hanya menggunakan satu saluran di ADC dan meneruskannya melalui DDC (Digital Down Converter) yang terpasang pada AD9208 dengan penipisan sebanyak empat saluran. Jadi, aliran datanya adalah 3 GB/s (frekuensi sampling 750 MHz, sinyal kompleks 16-bit).
Memeriksa apakah sistem memiliki waktu untuk merekam sampel sangatlah sederhana: Anda hanya perlu memantau bit lengket status FPGA FIFO. Jika tidak ada peristiwa FIFO Overflow dalam semalam, bit tidak akan disetel. Dan kami dengan senang hati menyatakan bahwa tidak ada kehilangan bacaan. Tentu saja, pertama-tama kami memeriksa apakah bit status pengunci berfungsi. Kami juga melihat bentuk sinyal dari file untuk memastikan kualitas sinyal ADC yang ditangkap sesuai dengan dokumentasi.
Namun sinyal seperti apa yang layak untuk sistem masukan seperti itu? Tentu saja UWB dari meja berikutnya!
Untungnya, kami memilih frekuensi saluran 4 GHz untuk sistem penentuan posisi drone. Hal ini sesuai dengan saluran 4 dan 2 dalam terminologi DW1000 (Gambar 13 dari lembar data). Kami membuat antena yang terpasang di papan untuk frekuensi ini, atau, lebih baik dikatakan, untuk rentang ini. Tidak mudah untuk mengoordinasikannya dalam rentang yang begitu luas. Tapi ternyata hal itu erotis! Ada yang bilang itu terlihat seperti simbol... dengan telinga.
Sinyal 4 GHz dengan bandwidth 500 MHz termasuk dalam pita Nyquist ketiga dan memiliki interval penjagaan yang cukup untuk menghindari aliasing. Oleh karena itu, kami cukup menghubungkan sinyal DW1000 ke input ADC AD9208 secara langsung.
Kami menerima dua file: satu dengan frekuensi PRF 64 MHz, yang lain - 16 MHz. Kecepatan transmisi diatur ke minimum untuk DW1000 - 110 kbit/s.
Itu mengajukan, ini . Hati-hati, filenya sangat besar!
Pada file pertama kita melihat paket yang berlangsung sekitar 750 sampel atau 1000 nanodetik.
Di file kedua, paketnya empat kali lebih pendek.
Dan ini sepenuhnya konsisten dengan standar IEEE 802.15.4-2011 dalam hal lapisan fisik UWB:
Modulasi di dalam paket mirip dengan modulasi fasa, yang juga sesuai dengan standar BPSK. Anda dapat menemukan standarnya sendiri di Internet, cari “IEEE 802.15.4-2011”.
Jika Anda sedikit memperluas jendela waktu observasi, Anda juga dapat melihat ketidakrataan paket, yang sesuai dengan deskripsi modulasi hybrid IEEE 802.15.4-2011 UWB - posisi-fase (BPM-BPSK).
Secara umum, menurut saya chip DW1000 dan modulasi UWB PHY ini adalah sebuah bom, apa pun artinya, pada level JTIDS militer. Ini hobi baruku. Bersambung!
Di satu sisi, kami akan menggali DW1000, di sisi lain, kami akan menangani standar IEEE 802.15.4.
Sumber: www.habr.com