在幾乎認可的設備上記錄超寬頻 802.15.4 UWB 訊號

最近，兩個完全不同的世界在我們的實驗室聚集在一起：廉價無線電收發器的世界和昂貴的寬頻無線電訊號記錄系統的世界。

首先，我們的好朋友找到我們製作用來記錄 500 MHz 頻段訊號的軟體。我們當然不能拒絕。畢竟，有必要在我已經認識很長時間的「Instrumental Systems」公司的董事會上做到這一點。在我的工程職業生涯初期，我必須使用他們的硬體和軟體。

然後我親愛的朋友來了 米卡布 的 無人機表演 並要求為沒有GPS的無人機製作一個定位系統。他說，有必要在室內舉辦表演。如今，在大街上，你真的不想透過不可靠的 GPS 將數百萬美元發射到空中。衛星導航幹擾與欺騙 正在蓬勃發展.

對於在長達一公里的區域內精度優於十公分的無衛星定位，我還沒有發現除了UWB技術之外的任何技術。 DecaWave已經上市很久了，生產DW1000晶片和基於它的模組。該晶片是IEEE 802.15.4-2011標準的UWB收發器。順便說一下，這個東西很獨特，有雙重底甚至三重底。我希望我們能在未來幾年內深入探討它並寫下來。早點你肯定做不到。

但今天我們不討論定位；我們將在下一個系列中討論這個問題。

今天我們錄製 DW1000 訊號。而這個訊號的頻寬不多也不少，就是1000或500MHz，這是由通道數決定的。 「完全是偶然」隔壁桌上有一台有電路板的電腦 FMC126P 來自具有 FMC 夾層的“儀器系統” AD9208-3000EBZ 來自模擬裝置公司。

此處「檢察官」應注意的是，AD9208 ADC 是當今已獲得認可的技術。您無法在俄羅斯合法購買它，儘管有時您確實想這樣做。但這個特殊的模組是很久以前購買的，當時還沒有製裁。他是純潔的，就像一個嬰兒的靈魂。我希望這份供詞能夠與案件一起提交，並記入被告名下。

我們現在不會詳細討論開發用於將樣本流記錄到電腦記憶體中的軟體的細節。不幸的是，我們還無法發布 Linux 版應用程式的源代碼。但我們希望下次能獲得許可。唯一值得注意的是，即使考慮到儀器系統提供的軟體開發，這也不容易。 ADC 本身以及使用 JESD204B 技術計時和輸出樣本的系統相當難以理解，而且在 AD 模組中還需要硬體補丁。 REFCLK 訊號對於輸入系統是絕對必要的，但在模組上，它進入 FMC 連接器的錯誤引腳，因此不會進入 FPGA 的正確引腳。我必須貼上一個補丁，如下圖所示 - 兩條紅線。當然，有人懷疑它是否有效。時脈速度高達 375 MHz，而且補丁很糟糕。但係統應付了。

整個廚房是這樣的。

在這裡您可以看到一台具有良好 I/O 系統的電腦、FMC126P 板和 AD9208-3000EBZ 夾層。產生器包括：用於為 ADC 提供時脈的 3000 MHz 產生器、用於 REFCLK 的 770 MHz 產生器。帶有 SMA 連接器的電纜連接產生器並提供輸入訊號。

如果不詳細說明，來自 ADC 輸出的原始資料速度是來自兩個通道的 12 GB/s。根據測量和FMC126P板製造商的聲明，最大輸入速度為5 GB/s。因此，我們僅使用 ADC 中的一個通道，並將其通過 AD9208 內建的 DDC（數位下轉換器），並進行四次抽取。因此，資料流為3 GB/s（取樣頻率750 MHz，16位元複數訊號）。

檢查系統是否有時間記錄樣本非常簡單：您只需監控 FPGA FIFO 狀態的黏滯位即可。如果隔夜沒有發生 FIFO 溢位事件，則不會設定該位元。我們很高興地聲明，讀數沒有丟失。當然，我們首先檢查鎖存狀態位元是否正在運作。我們也查看文件中的訊號形狀，以確保捕獲的 ADC 訊號的品質與文件相對應。

但什麼樣的訊號才值得這樣的輸入系統呢？當然是隔壁桌的UWB！

幸運的是，我們為無人機定位系統選擇了 4 GHz 通道頻率。這對應於 DW4 術語中的通道 2 和 1000（資料表的圖 13）。我們在電路板上內建了一個天線，用於該頻率，或者更好地說，用於該範圍。在這麼寬的範圍內協調它並不容易。但事情竟然是色情的！有人說它看起來像一個符號……有耳朵。

頻寬為 4 MHz 的 500 GHz 訊號屬於第三奈奎斯特頻帶，並且具有足夠的保護間隔以避免混疊。因此，我們只需將 DW1000 訊號直接連接到 AD9208 ADC 輸入。

我們收到兩個文件：一個 PRF 頻率為 64 MHz，另一個為 16 MHz。 DW1000 的傳輸速度設定為最小值 - 110 kbit/s。

它 第一 文件，這個 第二。小心，文件很大！

在第一個文件中，我們看到資料包持續約 750 個樣本或 1000 奈秒。

在第二個文件中，數據包短了四倍。

而這在UWB物理層方面完全符合IEEE 802.15.4-2011標準：

資料包內部的調變類似於相位調製，也對應於BPSK標準中規定的調變。您可以在互聯網上找到該標準本身，查找“IEEE 802.15.4-2011”。

如果稍微擴大觀察時間窗口，還可以看到資料包的不均勻性，這對應於混合調變IEEE 802.15.4-2011 UWB - 位置-相位（BPM-BPSK）的描述。

總的來說，我發現 DW1000 晶片和 UWB PHY 的調製就像一顆炸彈，無論這意味著什麼，在軍事 JTIDS 的水平上。這是我的新嗜好。待續！

一方面我們會挖掘DW1000，另一方面我們會處理IEEE 802.15.4標準。

來源： www.habr.com