最近，两个完全不同的世界在我们的实验室聚集在一起：廉价无线电收发器的世界和昂贵的宽带无线电信号记录系统的世界。
首先，我们的好朋友找到我们制作用于记录 500 MHz 频段信号的软件。 我们当然不能拒绝。 毕竟，有必要在我已经认识很长时间的“Instrumental Systems”公司的董事会上做到这一点。 在我的工程职业生涯初期，我必须使用他们的硬件和软件。
然后我亲爱的朋友来了 из 并要求为没有GPS的无人机制作一个定位系统。 他说，有必要在室内举办演出。 如今，在大街上，你真的不想通过不可靠的 GPS 将数百万美元发射到空中。 卫星导航干扰和欺骗 .
对于在长达一公里的区域内精度优于十厘米的无卫星定位，我还没有发现除了UWB技术之外的任何技术。 DecaWave已经上市很长时间了，生产DW1000芯片和基于它的模块。 该芯片是IEEE 802.15.4-2011标准的UWB收发器。 顺便说一下，这个东西很独特，有双重底甚至三重底。 我希望我们能在未来几年内深入探讨它并写下来。 早点你肯定做不到。
但今天我们不讨论定位；我们将在下一个系列中讨论这个问题。
今天我们录制 DW1000 信号。 而这个信号的带宽不多也不少，就是1000或者500MHz，这是由通道数决定的。 “完全是偶然”隔壁桌子上有一台带有电路板的电脑 来自带有 FMC 夹层的“仪器系统” 来自模拟器件公司。
此处“检察官”应注意的是，AD9208 ADC 是当今已获得认可的技术。 您无法在俄罗斯合法购买它，尽管有时您确实想这样做。 但这个特殊的模块是很久以前购买的，当时还没有制裁。 他是纯洁的，就像一个婴儿的灵魂。 我希望这份供词能够与案件一起提交，并记入被告名下。
我们现在不会详细讨论开发用于将样本流记录到计算机内存中的软件的细节。 不幸的是，我们还无法发布 Linux 版应用程序的源代码。 但我们希望下次能获得许可。 唯一值得注意的是，即使考虑到仪器系统提供的软件开发，这也不容易。 ADC 本身以及使用 JESD204B 技术计时和输出样本的系统相当难以理解，并且 AD 模块中还需要硬件补丁。 REFCLK 信号对于输入系统是绝对必要的，但在模块上，它进入 FMC 连接器的错误引脚，因此不会进入 FPGA 的正确引脚。 我必须贴上一个补丁，如下图所示 - 两根红线。 当然，有人怀疑它是否有效。 时钟速度高达 375 MHz，而且补丁很糟糕。 但系统应付了。
整个厨房是这样的。
在这里您可以看到一台具有良好 I/O 系统的计算机、FMC126P 板和 AD9208-3000EBZ 夹层。 发生器包括：用于为 ADC 提供时钟的 3000 MHz 发生器、用于 REFCLK 的 770 MHz 发生器。 带有 SMA 连接器的电缆连接发生器并提供输入信号。
如果不详细说明，来自 ADC 输出的原始数据速度是来自两个通道的 12 GB/s。 根据测量和FMC126P板制造商的声明，最大输入速度为5 GB/s。 因此，我们仅使用 ADC 中的一个通道，并将其通过 AD9208 内置的 DDC（数字下转换器），并进行四次抽取。 因此，数据流为3 GB/s（采样频率750 MHz，16位复数信号）。
检查系统是否有时间记录样本非常简单：您只需监控 FPGA FIFO 状态的粘性位即可。 如果隔夜没有发生 FIFO 溢出事件，则不会设置该位。 我们很高兴地声明，读数没有丢失。 当然，我们首先检查锁存状态位是否正在工作。 我们还查看文件中的信号形状，以确保捕获的 ADC 信号的质量与文档相对应。
但什么样的信号才值得这样的输入系统呢？ 当然是隔壁桌的UWB！
幸运的是，我们为无人机定位系统选择了 4 GHz 通道频率。 这对应于 DW4 术语中的通道 2 和 1000（数据表的图 13）。 我们在电路板上内置了一个天线，用于该频率，或者更好地说，用于该范围。 在这么宽的范围内协调它并不容易。 但事情竟然是色情的！ 有人说它看起来像一个符号……有耳朵。
带宽为 4 MHz 的 500 GHz 信号属于第三奈奎斯特频带，并且具有足够的保护间隔以避免混叠。 因此，我们只需将 DW1000 信号直接连接到 AD9208 ADC 输入。
我们收到两个文件：一个 PRF 频率为 64 MHz，另一个为 16 MHz。 DW1000 的传输速度设置为最小值 - 110 kbit/s。
它 文件，这个 。 小心，文件很大！
在第一个文件中，我们看到数据包持续约 750 个样本或 1000 纳秒。
在第二个文件中，数据包短了四倍。
而这在UWB物理层方面完全符合IEEE 802.15.4-2011标准：
数据包内部的调制类似于相位调制，也对应于BPSK标准中规定的调制。 您可以在互联网上找到该标准本身，查找“IEEE 802.15.4-2011”。
如果稍微扩大观察时间窗口，还可以看到数据包的不均匀性，这对应于混合调制IEEE 802.15.4-2011 UWB - 位置-相位（BPM-BPSK）的描述。
总的来说，我发现 DW1000 芯片和 UWB PHY 的调制就像一颗炸弹，无论这意味着什么，在军事 JTIDS 级别上都是一个东西。 这是我的新爱好。 待续！
一方面我们会挖掘DW1000，另一方面我们会处理IEEE 802.15.4标准。
来源： habr.com