Неодамна, два сосема различни света се собраа во нашата лабораторија: светот на евтините радио примопредаватели и светот на скапите широкопојасни системи за снимање радио сигнали.
Прво ни пријдоа нашите добри пријатели да направиме софтвер за снимање сигнал со опсег од 500 MHz. Ние, се разбира, не можевме да одбиеме. На крајот на краиштата, тоа беше неопходно да се направи на табла од компанијата „Инструментални системи“, која ја познавам долго време. На почетокот на мојата инженерска кариера, морав да работам со нивниот хардвер и софтвер.
И тогаш дојде мојот драг пријател на и побара да се направи систем за позиционирање на дронови без GPS. Неопходно е, вели тој, претставата да започне во затворен простор. И на улица овие денови, навистина не сакате да лансирате неколку милиони долари на небото на несигурен GPS. Пречки во саботната навигација и измама .
За позиционирање без сателити со прецизност подобра од десет сантиметри во зона до километар не најдов ништо друго освен UWB технологија. DecaWave е на пазарот долго време, произведувајќи го чипот DW1000 и модулите базирани на него. Чипот е UWB трансивер на стандардот IEEE 802.15.4-2011. Патем, работата е уникатна, со двојно, па дури и тројно дно. Се надевам дека ќе можеме да ги подигнеме неговите длабочини во следните неколку години и да пишуваме за тоа. Дефинитивно нема да можете да го направите тоа порано.
Но, денес не зборуваме за позиционирање, ќе зборуваме за тоа во следната серија.
Денеска го снимаме сигналот DW1000. И пропусниот опсег на овој сигнал не е ниту повеќе ниту помалку, туку 1000 или 500 MHz, што се одредува според бројот на каналот. „Сосема случајно“ имаше компјутер со коло на соседната маса од „Инструментални системи“ со мезанин ФМЦ од аналогни уреди.
Овде треба да се забележи „за обвинителот“ дека AD9208 ADC денес е санкционирана технологија. Не можете легално да го купите во Русија, иако понекогаш навистина сакате. Но, овој конкретен модул беше купен многу одамна, кога сè уште немаше санкции. Тој е чист, како душа на бебе. Се надевам дека ова признание ќе биде поднесено во случајот и ќе му се припише на обвинетиот.
Во моментов нема да навлегуваме во детали за развој на софтвер за снимање на поток од отчитувања во меморијата на компјутерот. За жал, сè уште не можеме да го објавиме изворниот код за апликацијата. LinuxНо, се надеваме дека ќе добиеме дозвола за ова следниот пат. Вреди да се напомене дека не беше лесно, дури и со развојот на софтверот што го обезбеди Instrumented Systems. Самиот ADC и неговиот систем за тактирање и семплирање на излез што користи JESD204B технологија се доста сложени за разбирање, а AD модулот исто така бараше хардверски закрпи. Сигналот REFCLK е неопходен за влезниот систем, но на модулот беше поврзан со погрешни пинови на FMC конекторот и, следствено, не ги достигнуваше точните пинови на FPGA. Мораше да се примени закрпа, што можете да го видите на фотографијата подолу - две црвени жици. Секако, имаше сомнежи дека ова ќе функционира. Фреквенцијата на сигналот на тактот е висока - 375 MHz - и закрпата е ужасна. Но, системот успеа да се справи.
Целата кујна изгледа вака.
Овде можете да видите компјутер со добар I/O систем, плочка FMC126P и мезанин AD9208-3000EBZ. Меѓу генераторите: генератор од 3000 MHz за такт на ADC, генератор од 770 MHz за REFCLK. Каблите со SMA конектори ги поврзуваат генераторите и го обезбедуваат влезниот сигнал.
Брзината на необработените податоци од излезот ADC, ако не навлегувате во детали, е 12 GB/s од два канали. Според мерењата и според декларацијата на производителот на плочата FMC126P, максималната влезна брзина е 5 GB/s. Затоа, користевме само еден канал во ADC и го поминавме преку DDC (Digital Down Converter) вграден во AD9208 со десеткување за четири. Така, протокот на податоци беше 3 GB/s (фреквенција на земање примероци 750 MHz, 16-битен комплексен сигнал).
Проверката дали системот има време да снима примероци е многу едноставна: само треба да ги следите лепливите делови од статусот FPGA FIFO. Ако немаше настани на FIFO Overflow преку ноќ, битот нема да се постави. И радосно констатираме дека нема загуба на четива. Прво проверуваме, се разбира, дали функционираат битовите за статусот на заклучување. Исто така, ја разгледуваме формата на сигналот од датотеката за да се увериме дека квалитетот на снимениот сигнал ADC одговара на документацијата.
Но, каков вид на сигнал би бил достоен за таков влезен систем? Се разбира UWB од следната табела!
За среќа, избравме фреквенција на канал од 4 GHz за системот за позиционирање на дрон. Ова одговара на каналите 4 и 2 во терминологијата DW1000 (слика 13 од листот со податоци). Направивме антена вградена во таблата за оваа фреквенција или, подобро кажано, за овој опсег. Не беше лесно да се координира преку толку широк опсег. Но, се покажа дека работата е еротска! Некои велат дека изгледа како симбол... со уши.
Сигнал од 4 GHz со пропусен опсег од 500 MHz спаѓа во третиот Nyquist опсег и има доволно интервали за заштита за да се избегне алијасирање. Затоа, ние едноставно го поврзавме сигналот DW1000 со влезот AD9208 ADC директно.
Добивме две датотеки: едната со PRF фреквенција од 64 MHz, другата - 16 MHz. Брзината на пренос беше поставена на минимум за DW1000 - 110 kbit/s.
Тоа датотека, ова . Внимавајте, датотеките се огромни!
Во првата датотека гледаме пакети кои траат околу 750 примероци или 1000 наносекунди.
Во втората датотека, пакетите се четири пати пократки.
И ова е целосно во согласност со стандардот IEEE 802.15.4-2011 во однос на физичкиот слој UWB:
Модулацијата внатре во пакетот е слична на фазната модулација, која исто така одговара на онаа наведена во стандардот BPSK. Можете да го најдете самиот стандард на Интернет, побарајте „IEEE 802.15.4-2011“.
Ако малку го проширите прозорецот за време на набљудување, можете да ја видите и нерамномерноста на пакетите, што одговара на описот на хибридната модулација IEEE 802.15.4-2011 UWB - фаза-позиција (BPM-BPSK).
Во принцип, сметам дека чипот DW1000 и модулацијата на овој UWB PHY се бомба, што и да значи тоа, нешто, на ниво на воен JTIDS. Ова е моето ново хоби. Продолжува!
Од една страна, ќе ископаме DW1000, од друга, ќе се занимаваме со стандардот IEEE 802.15.4.
Извор: www.habr.com
