Nylig kom to helt forskjellige verdener sammen i laboratoriet vÄrt: verden av rimelige radiosendere og verden av dyre bredbÄndsradiosignalopptakssystemer.
FÞrst henvendte vÄre gode venner seg for Ä lage programvare for Ä ta opp et signal med et 500 MHz-bÄnd. Vi kunne selvfÞlgelig ikke nekte. Tross alt var det nÞdvendig Ä gjÞre dette pÄ et styre fra selskapet "Instrumental Systems", som jeg har kjent lenge. I begynnelsen av min ingeniÞrkarriere mÄtte jeg jobbe med maskinvaren og programvaren deres.
Og sÄ kom min kjÊre venn av og bedt om Ä lage et posisjoneringssystem for droner uten GPS. Det er nÞdvendig, sier han, Ä lansere showet innendÞrs. Og pÄ gaten i disse dager vil du egentlig ikke skyte flere millioner dollar opp i himmelen pÄ en upÄlitelig GPS. Sat-navigasjonsforstyrrelser og forfalskning .
For posisjonering uten satellitter med en nÞyaktighet pÄ bedre enn ti centimeter i en sone pÄ opptil en kilometer, har jeg ikke funnet annet enn UWB-teknologi. DecaWave har vÊrt pÄ markedet i lang tid, og har produsert DW1000-brikken og moduler basert pÄ den. Brikken er en UWB-transceiver av IEEE 802.15.4-2011-standarden. Saken er forresten unik, med dobbel eller trippel bunn. Jeg hÄper vi kan fordype oss i dybden i lÞpet av de neste Ärene og skrive om det. Du vil definitivt ikke kunne gjÞre det tidligere.
Men i dag snakker vi ikke om posisjonering, vi snakker om det i neste serie.
I dag tar vi opp DW1000-signalet. Og bÄndbredden til dette signalet er verken mer eller mindre, men 1000 eller 500 MHz, som bestemmes av kanalnummeret. "Helt ved et uhell" var det en datamaskin med kretskort pÄ nabobordet fra "Instrumental Systems" med FMC mesanin fra analoge enheter.
Det skal bemerkes her "for aktor" at AD9208 ADC er en sanksjonert teknologi i dag. Du kan ikke lovlig kjÞpe det i Russland, selv om du noen ganger virkelig vil. Men akkurat denne modulen ble kjÞpt for veldig lenge siden, da det ikke var noen sanksjoner ennÄ. Han er ren, som sjelen til en baby. Jeg hÄper denne tilstÄelsen vil bli arkivert med saken og vil bli kreditert tiltalte.
Vi vil ikke gĂ„ inn pĂ„ detaljene rundt utvikling av programvare for Ă„ registrere en strĂžm av avlesninger i datamaskinens minne akkurat nĂ„. Dessverre kan vi ikke publisere kildekoden for applikasjonen ennĂ„. LinuxMen vi hĂ„per Ă„ fĂ„ tillatelse til dette neste gang. Det er verdt Ă„ merke seg at det ikke var lett, selv med programvareutviklingen levert av Instrumented Systems. Selve ADC-en og dens klokke- og sampleutgangssystem som bruker JESD204B-teknologi er ganske komplekse Ă„ forstĂ„, og AD-modulen krevde ogsĂ„ maskinvareoppdateringer. REFCLK-signalet er viktig for inngangssystemet, men pĂ„ modulen var det koblet til feil pinner pĂ„ FMC-kontakten og nĂ„dde fĂžlgelig ikke de riktige pinnene pĂ„ FPGA-en. En oppdatering mĂ„tte pĂ„fĂžres, som du kan se pĂ„ bildet nedenfor â to rĂžde ledninger. Det var selvfĂžlgelig tvil om dette ville fungere. Klokkesignalfrekvensen er hĂžy â ââ375 MHz â og oppdateringen er forferdelig. Men systemet klarte Ă„ takle det.
Hele kjĂžkkenet ser slik ut.
Her kan du se en datamaskin med et godt I/O-system, et FMC126P-kort, og en AD9208-3000EBZ mesanin. Blant generatorene: en 3000 MHz generator for Ă„ klokke ADC, en 770 MHz generator for REFCLK. Kabler med SMA-kontakter kobler til generatorene og gir inngangssignalet.
RÄdatahastigheten fra ADC-utgangen, hvis du ikke gÄr i detalj, er 12 GB/s fra to kanaler. I henhold til mÄlinger og i henhold til produsentens erklÊring av FMC126P-kortet, er maksimal inngangshastighet 5 GB/s. Derfor brukte vi bare én kanal i ADC og sendte den gjennom DDC (Digital Down Converter) innebygd i AD9208 med desimering med fire. Dermed var dataflyten 3 GB/s (samplingsfrekvens 750 MHz, 16-bit komplekst signal).
à sjekke at systemet har tid til Ä ta opp prÞver er veldig enkelt: du trenger bare Ä overvÄke de klebrige bitene i FPGA FIFO-statusen. Hvis det ikke var noen FIFO-overflyt-hendelser over natten, vil ikke biten bli satt. Og vi konstaterer med glede at det ikke ble tap av avlesninger. Vi sjekker selvfÞlgelig fÞrst at lÄsestatusbitene fungerer. Vi ser ogsÄ pÄ signalformen fra filen for Ä sikre at kvaliteten pÄ ADC-signalet som fanges samsvarer med dokumentasjonen.
Men hva slags signal ville vĂŠre verdig et slikt inngangssystem? SelvfĂžlgelig UWB fra neste bord!
Heldigvis valgte vi en 4 GHz kanalfrekvens for droneposisjoneringssystemet. Dette tilsvarer kanal 4 og 2 i DW1000-terminologi (Figur 13 i dataarket). Vi laget en antenne innebygd i brettet for denne frekvensen, eller bedre sagt, for dette omrÄdet. Det var ikke lett Ä koordinere det over et sÄ bredt bÄnd. Men saken viste seg Ä vÊre erotisk! Noen sier det ser ut som et symbol... med Þrer.
Et 4 GHz-signal med en bÄndbredde pÄ 500 MHz faller innenfor det tredje Nyquist-bÄndet og har tilstrekkelige beskyttelsesintervaller for Ä unngÄ aliasing. Derfor koblet vi ganske enkelt DW1000-signalet til AD9208 ADC-inngangen direkte.
Vi mottok to filer: en med en PRF-frekvens pÄ 64 MHz, den andre - 16 MHz. OverfÞringshastigheten ble satt til minimum for DW1000 - 110 kbit/s.
Den fil, dette . VĂŠr forsiktig, filene er enorme!
I den fĂžrste filen ser vi pakker som varer rundt 750 prĂžver eller 1000 nanosekunder.
I den andre filen er pakkene fire ganger kortere.
Og dette er helt i samsvar med IEEE 802.15.4-2011-standarden nÄr det gjelder det fysiske UWB-laget:
Modulasjonen inne i pakken ligner pÄ fasemodulering, som ogsÄ tilsvarer den som er spesifisert i BPSK-standarden. Du kan finne selve standarden pÄ Internett, se etter "IEEE 802.15.4-2011".
Hvis du utvider observasjonstidsvinduet litt, kan du ogsÄ se ujevnhetene i pakkene, som tilsvarer beskrivelsen av hybridmodulasjon IEEE 802.15.4-2011 UWB - posisjonsfase (BPM-BPSK).
Generelt synes jeg at DW1000-brikken og moduleringen til denne UWB PHY er en bombe, uansett hva det betyr, en ting pÄ nivÄet til en militÊr JTIDS. Dette er min nye hobby. Fortsettelse fÞlger!
PÄ den ene siden skal vi grave DW1000, pÄ den andre vil vi forholde oss til IEEE 802.15.4-standarden.
Kilde: www.habr.com
