거의 승인된 장비에서 초광대역 802.15.4 UWB 신호를 녹음합니다.

최근 우리 실험실에서는 완전히 다른 두 가지 세계, 즉 저렴한 무선 송수신기의 세계와 값비싼 광대역 무선 신호 기록 시스템의 세계가 합쳐졌습니다.

먼저, 우리의 좋은 친구들이 500MHz 대역의 신호를 녹음하는 소프트웨어를 만들기 위해 우리에게 접근했습니다. 물론 우리는 거절할 수 없었다. 결국, 제가 오랫동안 알고 있던 "Instrumental Systems" 회사의 보드에서 이 작업을 수행해야 했습니다. 엔지니어링 경력이 시작될 때 저는 그들의 하드웨어와 소프트웨어를 다루어야 했습니다.

그러다가 내 사랑하는 친구가 왔어요 미캅 으로 드론쇼 GPS가 없는 드론의 위치 확인 시스템을 만들어 달라는 요청을 받았습니다. 그는 실내에서 쇼를 시작하는 것이 필요하다고 말했다. 그리고 요즘에는 거리에서 신뢰할 수 없는 GPS를 이용해 수백만 달러를 하늘로 발사하고 싶지 않습니다. 위성 내비게이션 간섭 및 스푸핑 번성하고 있다.

최대 1000km의 영역에서 802.15.4cm 이상의 정확도로 위성 없이 위치를 파악하기 위해 UWB 기술 외에는 아무것도 찾지 못했습니다. DecaWave는 오랫동안 시장에 나와 DW2011 칩과 이를 기반으로 하는 모듈을 생산해 왔습니다. 이 칩은 IEEE XNUMX-XNUMX 표준의 UWB 트랜시버입니다. 그건 그렇고, 이중 또는 삼중 바닥이있는 것은 독특합니다. 나는 우리가 앞으로 몇 년 안에 그 깊이를 파악하고 그것에 관해 글을 쓸 수 있기를 바랍니다. 더 일찍 할 수는 없을 것입니다.

하지만 오늘 우리는 포지셔닝에 대해 이야기하는 것이 아니라 다음 시리즈에서 이에 대해 이야기하겠습니다.

오늘 우리는 DW1000 신호를 녹음하고 있습니다. 그리고 이 신호의 대역폭은 채널 번호에 따라 결정되는 1000MHz 또는 500MHz입니다. “완전히 우연” 옆 테이블에 회로 기판이 달린 컴퓨터가 있었다 FMC126P FMC 메자닌을 갖춘 "Instrumental Systems"에서 AD9208-3000EBZ 아날로그 디바이스에서.

AD9208 ADC가 오늘날 승인된 기술이라는 점을 여기서 "검사를 위해" 주목해야 합니다. 때로는 정말로 원하지만 러시아에서는 합법적으로 구매할 수 없습니다. 하지만 이 특정 모듈은 아직 제재가 없었던 아주 오래 전에 구매되었습니다. 그는 아기의 영혼처럼 순수합니다. 이 자백이 사건과 함께 접수되어 피고인에게 인정되기를 바랍니다.

측정값을 컴퓨터 메모리에 연속적으로 기록하는 소프트웨어 개발에 대한 자세한 내용은 지금 설명드리지 않겠습니다. 안타깝게도 아직 해당 애플리케이션의 소스 코드를 공개할 수 없습니다. Linux하지만 다음번에는 허가를 받을 수 있기를 바랍니다. Instrumented Systems에서 제공한 소프트웨어 개발에도 불구하고 쉬운 작업은 아니었다는 점을 말씀드리고 싶습니다. JESD204B 기술을 사용하는 ADC 자체와 클럭 및 샘플 출력 시스템은 이해하기 상당히 복잡하며, AD 모듈에는 하드웨어 패치도 필요했습니다. REFCLK 신호는 입력 시스템에 필수적인데, 모듈에서는 FMC 커넥터의 잘못된 핀에 연결되어 FPGA의 올바른 핀에 도달하지 못했습니다. 아래 사진에서 볼 수 있는 두 개의 빨간색 선으로 보이는 패치를 적용해야 했습니다. 물론 이 패치가 제대로 작동할지 의문이었습니다. 클럭 신호 주파수가 375MHz로 높고 패치 자체도 조잡했기 때문입니다. 하지만 시스템은 결국 작동했습니다.

전체적인 주방은 이런 느낌이에요.

여기에서는 우수한 I/O 시스템, FMC126P 보드 및 AD9208-3000EBZ 메자닌을 갖춘 컴퓨터를 볼 수 있습니다. 생성기 중에는 ADC 클록킹을 위한 3000MHz 생성기, REFCLK용 770MHz 생성기가 있습니다. SMA 커넥터가 있는 케이블은 발생기를 연결하고 입력 신호를 제공합니다.

자세히 설명하지 않으면 ADC 출력의 원시 데이터 속도는 두 채널에서 12GB/s입니다. 측정 결과와 FMC126P 보드 제조업체의 선언에 따르면 최대 입력 속도는 5GB/s입니다. 따라서 우리는 ADC에서 채널을 하나만 사용하고 이를 9208개의 데시메이션으로 AD3에 내장된 DDC(Digital Down Converter)를 통해 전달했습니다. 따라서 데이터 흐름은 750GB/s(샘플링 주파수 16MHz, XNUMX비트 복소 신호)였습니다.

시스템이 샘플을 기록할 시간이 있는지 확인하는 것은 매우 간단합니다. FPGA FIFO 상태의 고정 비트만 모니터링하면 됩니다. 밤새 FIFO 오버플로 이벤트가 없으면 비트가 설정되지 않습니다. 그리고 우리는 판독값의 손실이 없었다고 기쁘게 말합니다. 물론 먼저 래칭 상태 비트가 작동하는지 확인합니다. 또한 캡처된 ADC 신호의 품질이 문서와 일치하는지 확인하기 위해 파일의 신호 모양을 살펴봅니다.

그러나 그러한 입력 시스템에는 어떤 종류의 신호가 적합할까요? 물론 다음 표의 UWB!

다행히 우리는 드론 포지셔닝 시스템으로 4GHz 채널 주파수를 선택했습니다. 이는 DW4 용어의 채널 2 및 1000에 해당합니다(데이터시트의 그림 13). 우리는 이 주파수, 더 잘 말하면 이 범위를 위해 보드에 내장된 안테나를 만들었습니다. 이렇게 넓은 밴드에 걸쳐 코디하기가 쉽지 않더군요. 하지만 그 일은 에로틱한 것으로 드러났습니다! 어떤 사람들은 그것이 귀가 있는 상징처럼 보인다고 말합니다.

4MHz 대역폭의 500GHz 신호는 세 번째 Nyquist 대역에 속하며 앨리어싱을 방지할 수 있는 충분한 보호 간격을 갖습니다. 따라서 우리는 DW1000 신호를 AD9208 ADC 입력에 직접 연결했습니다.

우리는 두 개의 파일을 받았습니다. 하나는 PRF 주파수가 64MHz이고 다른 하나는 16MHz입니다. 전송 속도는 DW1000의 경우 최소 110kbit/s로 설정되었습니다.

그것 первый 파일, 이 초. 파일이 엄청나니 주의하세요!

첫 번째 파일에서는 약 750개 샘플 또는 1000나노초 동안 지속되는 패킷을 볼 수 있습니다.

두 번째 파일에서는 패킷이 XNUMX배 더 짧습니다.

이는 UWB 물리 계층 측면에서 IEEE 802.15.4-2011 표준과 완전히 일치합니다.

패킷 내부의 변조는 위상 변조와 유사하며 이는 BPSK 표준에 지정된 것과도 일치합니다. 표준 자체는 인터넷에서 찾을 수 있습니다. "IEEE 802.15.4-2011"을 찾으세요.

관찰 시간 창을 약간 확장하면 패킷의 불균일도 볼 수 있는데, 이는 하이브리드 변조 IEEE 802.15.4-2011 UWB - 위치-위상(BPM-BPSK)에 대한 설명에 해당합니다.

일반적으로 나는 DW1000 칩과 이 UWB PHY의 변조가 그것이 의미하는 바가 무엇이든 간에 군용 JTIDS 수준에서는 폭탄이라고 생각합니다. 이것이 나의 새로운 취미입니다. 계속됩니다!

한편으로는 DW1000을 파헤치고 다른 한편으로는 IEEE 802.15.4 표준을 다룰 것입니다.

출처 : habr.com