ഏതാണ്ട് അനുവദിച്ച ഉപകരണങ്ങളിൽ അൾട്രാ-വൈഡ്ബാൻഡ് 802.15.4 UWB സിഗ്നലുകൾ റെക്കോർഡുചെയ്യുന്നു

അടുത്തിടെ, തികച്ചും വ്യത്യസ്തമായ രണ്ട് ലോകങ്ങൾ ഞങ്ങളുടെ ലബോറട്ടറിയിൽ ഒത്തുചേർന്നു: ചെലവുകുറഞ്ഞ റേഡിയോ ട്രാൻസ്‌സീവറുകളുടെ ലോകവും ചെലവേറിയ ബ്രോഡ്‌ബാൻഡ് റേഡിയോ സിഗ്നൽ റെക്കോർഡിംഗ് സിസ്റ്റങ്ങളുടെ ലോകവും.

ആദ്യം, 500 MHz ബാൻഡ് ഉപയോഗിച്ച് ഒരു സിഗ്നൽ റെക്കോർഡുചെയ്യുന്നതിനുള്ള സോഫ്റ്റ്വെയർ നിർമ്മിക്കാൻ ഞങ്ങളുടെ നല്ല സുഹൃത്തുക്കൾ ഞങ്ങളെ സമീപിച്ചു. തീർച്ചയായും, ഞങ്ങൾക്ക് നിരസിക്കാൻ കഴിഞ്ഞില്ല. എല്ലാത്തിനുമുപരി, എനിക്ക് വളരെക്കാലമായി അറിയാവുന്ന "ഇൻസ്ട്രുമെൻ്റൽ സിസ്റ്റംസ്" കമ്പനിയിൽ നിന്നുള്ള ഒരു ബോർഡിൽ ഇത് ചെയ്യേണ്ടത് ആവശ്യമാണ്. എൻ്റെ എഞ്ചിനീയറിംഗ് ജോലിയുടെ ആരംഭത്തിൽ, എനിക്ക് അവരുടെ ഹാർഡ്‌വെയറും സോഫ്റ്റ്‌വെയറും ഉപയോഗിച്ച് പ്രവർത്തിക്കേണ്ടി വന്നു.

അപ്പോൾ എൻ്റെ പ്രിയ സുഹൃത്ത് വന്നു മൈക്കാബ് നിന്ന് ഡ്രോൺ ഷോ ജിപിഎസ് ഇല്ലാത്ത ഡ്രോണുകൾക്ക് പൊസിഷനിംഗ് സിസ്റ്റം ഉണ്ടാക്കാൻ ആവശ്യപ്പെട്ടു. ഷോ ഇൻഡോർ ആരംഭിക്കേണ്ടത് അത്യാവശ്യമാണെന്ന് അദ്ദേഹം പറയുന്നു. ഇക്കാലത്ത്, തെരുവിൽ, വിശ്വസനീയമല്ലാത്ത ജിപിഎസിൽ നിരവധി ദശലക്ഷം ഡോളർ ആകാശത്തേക്ക് വിക്ഷേപിക്കാൻ നിങ്ങൾ ആഗ്രഹിക്കുന്നില്ല. സാറ്റ് നാവിഗേഷൻ ഇടപെടലും വഞ്ചനയും തഴച്ചുവളരുന്നു.

ഒരു കിലോമീറ്റർ വരെയുള്ള മേഖലയിൽ പത്ത് സെൻ്റീമീറ്ററിൽ കൂടുതൽ കൃത്യതയോടെ ഉപഗ്രഹങ്ങളില്ലാതെ സ്ഥാനനിർണ്ണയത്തിനായി, UWB സാങ്കേതികവിദ്യയല്ലാതെ മറ്റൊന്നും ഞാൻ കണ്ടെത്തിയില്ല. ഡെക്കാവേവ് വളരെക്കാലമായി വിപണിയിൽ ഉണ്ട്, അതിൻ്റെ അടിസ്ഥാനത്തിൽ DW1000 ചിപ്പും മൊഡ്യൂളുകളും നിർമ്മിക്കുന്നു. IEEE 802.15.4-2011 സ്റ്റാൻഡേർഡിൻ്റെ UWB ട്രാൻസ്‌സിവറാണ് ചിപ്പ്. വഴിയിൽ, കാര്യം അദ്വിതീയമാണ്, ഇരട്ട അല്ലെങ്കിൽ ട്രിപ്പിൾ അടിവശം. അടുത്ത ഏതാനും വർഷങ്ങൾക്കുള്ളിൽ നമുക്ക് അതിൻ്റെ ആഴം കുറക്കാനും അതിനെക്കുറിച്ച് എഴുതാനും കഴിയുമെന്ന് ഞാൻ പ്രതീക്ഷിക്കുന്നു. നിങ്ങൾക്ക് തീർച്ചയായും ഇത് നേരത്തെ ചെയ്യാൻ കഴിയില്ല.

എന്നാൽ ഇന്ന് നമ്മൾ പൊസിഷനിംഗിനെക്കുറിച്ചല്ല സംസാരിക്കുന്നത്;

ഇന്ന് നമ്മൾ DW1000 സിഗ്നൽ റെക്കോർഡ് ചെയ്യുന്നു. ഈ സിഗ്നലിൻ്റെ ബാൻഡ്‌വിഡ്ത്ത് കൂടുതലോ കുറവോ അല്ല, 1000 അല്ലെങ്കിൽ 500 MHz ആണ്, ഇത് ചാനൽ നമ്പർ നിർണ്ണയിക്കുന്നു. "തികച്ചും ആകസ്മികമായി" അടുത്ത ടേബിളിൽ സർക്യൂട്ട് ബോർഡുള്ള ഒരു കമ്പ്യൂട്ടർ ഉണ്ടായിരുന്നു FMC126P FMC മെസാനൈൻ ഉള്ള "ഇൻസ്ട്രുമെൻ്റൽ സിസ്റ്റങ്ങളിൽ" നിന്ന് AD9208-3000EBZ അനലോഗ് ഉപകരണങ്ങളിൽ നിന്ന്.

AD9208 ADC ഇന്ന് ഒരു അനുവദനീയമായ സാങ്കേതികവിദ്യയാണെന്ന് "പ്രോസിക്യൂട്ടർക്കായി" ഇവിടെ ശ്രദ്ധിക്കേണ്ടതാണ്. റഷ്യയിൽ നിങ്ങൾക്ക് ഇത് നിയമപരമായി വാങ്ങാൻ കഴിയില്ല, ചിലപ്പോൾ നിങ്ങൾ ശരിക്കും ആഗ്രഹിക്കുന്നുവെങ്കിലും. എന്നാൽ ഈ പ്രത്യേക മൊഡ്യൂൾ വളരെക്കാലം മുമ്പ് വാങ്ങിയതാണ്, ഇതുവരെ ഉപരോധങ്ങളൊന്നും ഇല്ലായിരുന്നു. അവൻ ഒരു കുഞ്ഞിൻ്റെ ആത്മാവ് പോലെ ശുദ്ധനാണ്. ഈ കുറ്റസമ്മതം കേസിനൊപ്പം ഫയൽ ചെയ്യപ്പെടുമെന്നും പ്രതിക്ക് ക്രെഡിറ്റ് ചെയ്യപ്പെടുമെന്നും ഞാൻ പ്രതീക്ഷിക്കുന്നു.

കമ്പ്യൂട്ടർ മെമ്മറിയിലേക്ക് വായനകളുടെ ഒരു സ്ട്രീം റെക്കോർഡുചെയ്യുന്നതിനുള്ള സോഫ്റ്റ്‌വെയർ വികസിപ്പിക്കുന്നതിന്റെ വിശദാംശങ്ങളിലേക്ക് ഞങ്ങൾ ഇപ്പോൾ കടക്കുന്നില്ല. നിർഭാഗ്യവശാൽ, ആപ്ലിക്കേഷന്റെ സോഴ്‌സ് കോഡ് ഇതുവരെ പ്രസിദ്ധീകരിക്കാൻ ഞങ്ങൾക്ക് കഴിയില്ല. Linuxഎന്നാൽ അടുത്ത തവണ ഇതിനുള്ള അനുമതി ലഭിക്കുമെന്ന് ഞങ്ങൾ പ്രതീക്ഷിക്കുന്നു. ഇൻസ്ട്രുമെന്റഡ് സിസ്റ്റംസ് നൽകുന്ന സോഫ്റ്റ്‌വെയർ വികസനങ്ങൾ ഉണ്ടായിരുന്നിട്ടും ഇത് എളുപ്പമായിരുന്നില്ല എന്നത് ശ്രദ്ധിക്കേണ്ടതാണ്. ADC തന്നെയും JESD204B സാങ്കേതികവിദ്യ ഉപയോഗിക്കുന്ന അതിന്റെ ക്ലോക്കിംഗ്, സാമ്പിൾ ഔട്ട്‌പുട്ട് സിസ്റ്റവും മനസ്സിലാക്കാൻ വളരെ സങ്കീർണ്ണമാണ്, കൂടാതെ AD മൊഡ്യൂളിനും ഹാർഡ്‌വെയർ പാച്ചുകൾ ആവശ്യമാണ്. ഇൻപുട്ട് സിസ്റ്റത്തിന് REFCLK സിഗ്നൽ അത്യാവശ്യമാണ്, പക്ഷേ മൊഡ്യൂളിൽ, അത് FMC കണക്ടറിന്റെ തെറ്റായ പിന്നുകളുമായി ബന്ധിപ്പിച്ചിരുന്നു, അതിനാൽ, FPGA യുടെ ശരിയായ പിന്നുകളിൽ എത്തിയില്ല. ഒരു പാച്ച് പ്രയോഗിക്കേണ്ടി വന്നു, അത് നിങ്ങൾക്ക് ചുവടെയുള്ള ഫോട്ടോയിൽ കാണാൻ കഴിയും - രണ്ട് ചുവന്ന വയറുകൾ. ഇത് പ്രവർത്തിക്കുമോ എന്ന കാര്യത്തിൽ തീർച്ചയായും സംശയങ്ങളുണ്ടായിരുന്നു. ക്ലോക്ക് സിഗ്നൽ ഫ്രീക്വൻസി ഉയർന്നതാണ് - 375 MHz - പാച്ച് ഭയങ്കരമാണ്. പക്ഷേ സിസ്റ്റത്തിന് അത് നേരിടാൻ കഴിഞ്ഞു.

മുഴുവൻ അടുക്കളയും ഇതുപോലെ കാണപ്പെടുന്നു.

ഇവിടെ നിങ്ങൾക്ക് ഒരു നല്ല I/O സിസ്റ്റം, FMC126P ബോർഡ്, AD9208-3000EBZ മെസാനൈൻ എന്നിവയുള്ള ഒരു കമ്പ്യൂട്ടർ കാണാം. ജനറേറ്ററുകളിൽ: ADC ക്ലോക്ക് ചെയ്യുന്നതിനുള്ള 3000 MHz ജനറേറ്റർ, REFCLK-നുള്ള 770 MHz ജനറേറ്റർ. എസ്എംഎ കണക്ടറുകളുള്ള കേബിളുകൾ ജനറേറ്ററുകളെ ബന്ധിപ്പിച്ച് ഇൻപുട്ട് സിഗ്നൽ നൽകുന്നു.

ADC ഔട്ട്‌പുട്ടിൽ നിന്നുള്ള അസംസ്‌കൃത ഡാറ്റ വേഗത, നിങ്ങൾ വിശദാംശങ്ങളിലേക്ക് പോകുന്നില്ലെങ്കിൽ, രണ്ട് ചാനലുകളിൽ നിന്ന് 12 GB/s ആണ്. അളവുകൾ അനുസരിച്ച് FMC126P ബോർഡിൻ്റെ നിർമ്മാതാവിൻ്റെ പ്രഖ്യാപനം അനുസരിച്ച്, പരമാവധി ഇൻപുട്ട് വേഗത 5 GB/s ആണ്. അതിനാൽ, ഞങ്ങൾ ADC-യിൽ ഒരു ചാനൽ മാത്രം ഉപയോഗിക്കുകയും അത് AD9208-ൽ നിർമ്മിച്ച DDC (ഡിജിറ്റൽ ഡൗൺ കൺവെർട്ടർ) വഴി നാലായി ഡിസിമേഷൻ നൽകുകയും ചെയ്തു. അങ്ങനെ, ഡാറ്റാ ഫ്ലോ 3 GB/s ആയിരുന്നു (സാമ്പിൾ ഫ്രീക്വൻസി 750 MHz, 16-ബിറ്റ് കോംപ്ലക്സ് സിഗ്നൽ).

സാമ്പിളുകൾ റെക്കോർഡുചെയ്യാൻ സിസ്റ്റത്തിന് സമയമുണ്ടോ എന്ന് പരിശോധിക്കുന്നത് വളരെ ലളിതമാണ്: നിങ്ങൾ FPGA FIFO സ്റ്റാറ്റസിൻ്റെ സ്റ്റിക്കി ബിറ്റുകൾ നിരീക്ഷിക്കേണ്ടതുണ്ട്. ഒറ്റരാത്രികൊണ്ട് FIFO ഓവർഫ്ലോ ഇവൻ്റുകൾ ഇല്ലെങ്കിൽ, ബിറ്റ് സജ്ജീകരിക്കപ്പെടില്ല. ഒപ്പം വായനാ നഷ്ടവും ഉണ്ടായിട്ടില്ലെന്ന് സന്തോഷത്തോടെ അറിയിക്കുന്നു. ലാച്ചിംഗ് സ്റ്റാറ്റസ് ബിറ്റുകൾ പ്രവർത്തിക്കുന്നുണ്ടെന്ന് ഞങ്ങൾ ആദ്യം പരിശോധിക്കുന്നു. ക്യാപ്‌ചർ ചെയ്‌ത ADC സിഗ്നലിൻ്റെ ഗുണനിലവാരം ഡോക്യുമെൻ്റേഷനുമായി പൊരുത്തപ്പെടുന്നുണ്ടെന്ന് ഉറപ്പാക്കാൻ ഞങ്ങൾ ഫയലിൽ നിന്നുള്ള സിഗ്നൽ ആകൃതിയും നോക്കുന്നു.

എന്നാൽ ഏത് തരത്തിലുള്ള സിഗ്നലാണ് അത്തരമൊരു ഇൻപുട്ട് സിസ്റ്റത്തിന് യോഗ്യമായത്? തീർച്ചയായും അടുത്ത പട്ടികയിൽ നിന്ന് UWB!

ഭാഗ്യവശാൽ, ഡ്രോൺ പൊസിഷനിംഗ് സിസ്റ്റത്തിനായി ഞങ്ങൾ 4 GHz ചാനൽ ഫ്രീക്വൻസി തിരഞ്ഞെടുത്തു. ഇത് DW4 ടെർമിനോളജിയിലെ ചാനലുകൾ 2, 1000 എന്നിവയുമായി യോജിക്കുന്നു (ഡാറ്റാഷീറ്റിൻ്റെ ചിത്രം 13). ഈ ആവൃത്തിക്കായി ഞങ്ങൾ ബോർഡിൽ നിർമ്മിച്ച ഒരു ആൻ്റിന ഉണ്ടാക്കി, അല്ലെങ്കിൽ, ഈ ശ്രേണിക്ക് വേണ്ടി. ഇത്രയും വിശാലമായ ബാൻഡിൽ അതിനെ ഏകോപിപ്പിക്കുക എളുപ്പമായിരുന്നില്ല. പക്ഷേ സംഗതി ശൃംഗാരമായിപ്പോയി! ചിലർ പറയുന്നത് ഇത് ഒരു ചിഹ്നം പോലെയാണ് ... ചെവി കൊണ്ട്.

4 MHz ബാൻഡ്‌വിഡ്ത്ത് ഉള്ള 500 GHz സിഗ്നൽ മൂന്നാം Nyquist ബാൻഡിനുള്ളിൽ വരുന്നു കൂടാതെ അപരനാമം ഒഴിവാക്കാൻ മതിയായ ഗാർഡ് ഇടവേളകളുമുണ്ട്. അതിനാൽ, ഞങ്ങൾ DW1000 സിഗ്നലിനെ AD9208 ADC ഇൻപുട്ടിലേക്ക് നേരിട്ട് ബന്ധിപ്പിച്ചു.

ഞങ്ങൾക്ക് രണ്ട് ഫയലുകൾ ലഭിച്ചു: ഒന്ന് 64 മെഗാഹെർട്സ് പിആർഎഫ് ഫ്രീക്വൻസി, മറ്റൊന്ന് - 16 മെഗാഹെർട്സ്. ട്രാൻസ്ഫർ സ്പീഡ് DW1000 - 110 kbit/s എന്നതിനായി സജ്ജീകരിച്ചു.

ഈ первый ഫയൽ, ഇത് രണ്ടാമത്തേത്. സൂക്ഷിക്കുക, ഫയലുകൾ വളരെ വലുതാണ്!

ആദ്യ ഫയലിൽ ഏകദേശം 750 സാമ്പിളുകൾ അല്ലെങ്കിൽ 1000 നാനോ സെക്കൻഡ് നീണ്ടുനിൽക്കുന്ന പാക്കറ്റുകൾ ഞങ്ങൾ കാണുന്നു.

രണ്ടാമത്തെ ഫയലിൽ, പാക്കറ്റുകൾ നാലിരട്ടി ചെറുതാണ്.

UWB ഫിസിക്കൽ ലെയറിൻ്റെ അടിസ്ഥാനത്തിൽ ഇത് IEEE 802.15.4-2011 നിലവാരവുമായി പൂർണ്ണമായും പൊരുത്തപ്പെടുന്നു:

പാക്കറ്റിനുള്ളിലെ മോഡുലേഷൻ ഫേസ് മോഡുലേഷന് സമാനമാണ്, ഇത് ബിപിഎസ്കെ സ്റ്റാൻഡേർഡിൽ വ്യക്തമാക്കിയതിന് സമാനമാണ്. നിങ്ങൾക്ക് ഇൻ്റർനെറ്റിൽ തന്നെ സ്റ്റാൻഡേർഡ് കണ്ടെത്താം, "IEEE 802.15.4-2011" നോക്കുക.

നിങ്ങൾ നിരീക്ഷണ സമയ ജാലകം ചെറുതായി വിപുലീകരിക്കുകയാണെങ്കിൽ, പാക്കറ്റുകളുടെ അസമത്വവും നിങ്ങൾക്ക് കാണാൻ കഴിയും, ഇത് ഹൈബ്രിഡ് മോഡുലേഷൻ IEEE 802.15.4-2011 UWB - പൊസിഷൻ-ഫേസ് (BPM-BPSK) വിവരണവുമായി പൊരുത്തപ്പെടുന്നു.

പൊതുവേ, DW1000 ചിപ്പും ഈ UWB PHY യുടെ മോഡുലേഷനും ഒരു ബോംബ് ആണെന്ന് ഞാൻ കാണുന്നു, അതിൻ്റെ അർത്ഥമെന്തായാലും, ഒരു കാര്യം, ഒരു സൈനിക JTIDS തലത്തിലാണ്. ഇതാണ് എൻ്റെ പുതിയ ഹോബി. തുടരും!

ഒരു വശത്ത്, ഞങ്ങൾ DW1000 കുഴിക്കും, മറുവശത്ത്, ഞങ്ങൾ IEEE 802.15.4 സ്റ്റാൻഡേർഡ് കൈകാര്യം ചെയ്യും.

അവലംബം: www.habr.com