שבבים למודמי רדיו. תכנית, תיאור

אינציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל
ספרייה חינם / ערכות של מכשירים רדיו-אלקטרוניים וחשמליים

שבבים למודמי רדיו. אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל

ספריה טכנית בחינם

אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל / תקשורת רדיו אזרחית

העברת נתונים בערוץ רדיו למרחקים קצרים הופכת נפוצה יותר ויותר בחיי היומיום. "מפתחות רדיו" לאזעקות רכב ושליטה מרחוק על חפצים שונים כבר הפכו נפוצים, "עכברי רדיו" ו"מקלדות רדיו" של מחשבים וכו' זוכים לפופולריות, הגיע הזמן לרשת אלחוטית של מחשבים. מאמר זה יציג לקוראים מיקרו-מעגלים מיוחדים שנועדו לפתור בעיות כאלה.

עד לא מזמן, כל מי שראה לראשונה את הצד ה"אחורי" של יחידת המערכת של מחשב הפעלה נדהם מרשת החוטים והכבלים המחוברים אליו, שהגיעו למספר לא מבוטל של מכשירים המקיימים אינטראקציה עם המחשב. כניסתו של אפיק ה-USB, שעוקף את כל המכשירים בסדרה, מפשטת את רשת הכבלים, אך אינה פותרת לחלוטין את הבעיה.

ניסיונות להשתמש בקרינה אינפרא אדומה לתקשורת בין מחשב להיקפית שלו אינם מוצלחים במיוחד, שכן נדרש קו ראייה בין המקור למקלט של קרני אינפרא אדום, והטווח האמיתי של תקשורת אמינה אינו עולה על שני מטרים. בנוסף, יצרני חומרה מתחרים לא פיתחו פרוטוקול אחד לחילופי נתונים. לכן, נוכחות של מתאם IrDA במחשב שלך אינה מבטיחה את היכולת לתקשר איתו עם כל אחד מהמכשירים המצוידים ב-IrDA.

לאחרונה, הרעיון לארגן חיבור "קרוב" בין מחשבים הנמצאים בחדר אחד או סמוך למכשירים המקיימים איתם אינטראקציה (מדפסות, סורקים, מודמים וכו') דרך ערוץ רדיו הולך וצובר התפתחות. עם זאת, למרות הפשטות והמובן מאליו של גישה כזו, יש כל כך הרבה קשיים ביישום שלה עד שהבעיה עדיין לא יכולה להיחשב כפתורה. לפחות, המטרה שהוכרזה על ידי חלק מהמפתחים "אנחנו מוסיפים שבב אחד לכל מחשב והתקן היקפי - וזה בתיק" עדיין רחוקה מאוד.

למרות זאת, התהליך החל. נעשים ניסיונות לפתח טכנולוגיות ופרוטוקולים נפוצים לתקשורת רדיו ממוחשבת "מקומית". המפורסמים שבהם הם Bluetooth, IEEE 802.11, UWB ו-Nome RF מתחרים זה בזה. כדי לזהות את הזוכה, הערכת בפועל את היתרונות והחסרונות המוצהרים של הטכנולוגיות המוצעות, תהיה בעתיד הקרוב. בינתיים, יצרני צמתים הנדרשים לתקשורת על פני כל פרוטוקול - מעגלים מיקרוגלים של משדרים (משדרים) - תוך התמקדות באחד הפרוטוקולים, בכל זאת מניחים את האפשרות להשתמש באחרים. במאמר זה, נדבר על כמה ממעגלי המיקרו האלה.

החברה הנורבגית BlueChip Communications AS מייצרת שבבים בודדים של מקלטי רדיו BCC418 ו-BCC918, המתאפיינים בצריכת אנרגיה מיקרו, יכולת לפעול בטווח טמפרטורות רחב (מ-40 עד +85 מעלות צלזיוס) ומיועדים בעיקר לחילופי נתונים דיגיטליים ברדיו. רשתות בתחומי 400 ו-900 מגה-הרץ. היישומים העיקריים של מקלטי משדר אלו הם חיישנים מרחוק המשמשים בתעשייה, מערכות אבטחה ורפואה. בנוסף, ניתן להשתמש בהם במערכות ניטור סביבתיות, רשתות רדיו מחשבים במהירות נמוכה, קוראי ברקוד מרוחקים, איתור דו-כיווני וכו'.

המיקרו-מעגלים דומים במבנה ובפרמטרים הפנימיים, הם מיוצרים באריזות פלסטיק TQFP-44 (מידות 12x12 מ"מ) עם סידור פינים ארבע צדדי ונבדלים רק בכך ש-BCC418 מכסה את הטווח של 300..600 מגה-הרץ, ו-BCC918 - 700..1100 מגה-הרץ.

תדירות ההפעלה ואופני פעולה אחרים של מעגלים מיקרו-מקלטי משדר מוגדרים באמצעות פקודה של 80 סיביות המוזנת על ידי קוד בינארי טורי לתוך אוגר מיקרו-מעגלים מיוחד.

כדי להבטיח את הגמישות של השימוש במיקרו-מעגלים אלה, ניתן לתכנת שמונה רמות של הספק מוצא של המשדר (מרווח - 3 dB, רמה מקסימלית - 10 mW), שתיים (עבור BCC418) או ארבע (עבור BCC918) ערכי רווח של שלבי הקלט של המקלט (מאפשר לך להפחית את הרגישות ב-25 ..33 dB), כמו גם ארבעה רוחבי פס LPF (10, 30, 60 או 200 קילו-הרץ).

מאפיינים נוספים של בניית מקלטי משדר אלו כוללים שימוש בשיטת המרת תדרים ישירה במקלט, נוכחות של סינתיסייזר תדרים דו-ערוצי עם לולאת PLL חיצונית המספקת רשת תדרים צפופה מאוד (מאות הרץ), יציאות של גלאי הלכידה LockDet ורמת אות ה-RSSI המתקבל, כמו גם מסנן מובנה בעל שבעה קוטבים אליפטיים מעבירים נמוכים של המקלט.

להעברת מידע, נעשה שימוש ב-Carrier frequency shift key (FSK) עם סטייה, הנבחרת בהתאם לקצב קליטת/שידור הנתונים הנדרש. קצב ההעברה המקסימלי הנתמך על ידי שבבי מקלט המשדר BCC הוא 128 kBaud. עבור מהירויות של 9,6 קילו-הרץ ומטה, הסטייה המומלצת היא ±25 קילו-הרץ. עם רגישות מקלט של -105 dBm ואנטנות כל-כיווניות, זה מבטיח טווח תקשורת בשטח פתוח עד 700 מ' מתח אספקה מדורג - 3 V. צריכת זרם במצב שידור - לא יותר מ- 50 mA, במצב קליטה - 8 mA , במצב המתנה - פחות מ-2 uA.

המתנד הראשי של המשדר והמתנד המקומי של המקלט הם סינתיסייזר תדרים המורכב מתנד מבוקר מתח (VCO), שני מחלקי תדרים הניתנים לתכנות ו-PLL. לייצוב תדר הסינתיסייזר מומלץ להשתמש במהוד קוורץ איכותי בתדר של 10 מגהרץ.

בהתאם לקצב העברת הנתונים הנדרש, המיקרו-מעגלים של מקלט המשדר BCC מספקים את האפשרות להשתמש באחת מארבע שיטות לתפעול תדר המשדר - על ידי שינוי מקדם החלוקה של אחד ממוני הסינתיסייזר, מעבר בין שני מחלקי תדר מתוכנתים, אפנון (משיכה) התדר של מהוד הקוורץ הייחוס או אפנון VCO ישיר.

החלק המקבל עשוי על פי תכנית המרת תדר ישירה ומכיל גלאי תדרים דיגיטלי. הדמודולציה מתבצעת על ידי השוואת השלבים של האות המתקבל בערוצי ה-Phase I וה-Q quadrature. אם בערוץ I הוא מפגר אחרי Q, תדר האות גבוה יותר מתדר המתנד המקומי, אם הוא מקדימה, הוא נמוך ממנו. מה שנקרא "ריצוד" הגלום בסכימות כאלה (ריצוד קדמי) של הנתונים המתקבלים, ככלל, אינו יוצר בעיות בעת קבלת נתונים דיגיטליים, עם זאת, יש לקחת בחשבון את ערכו במקרים שבהם רגע ההגעה של חזית האות חשוב. הריצוד פוחת עם הגדלת סטיית התדר ΔF, בעוד הערך המרבי שלו אינו עולה על 1/(4ΔF).

ה-PLL מכוון את המתנד המקומי לתדר המרכזי של האות, כך שרצף הקוד המשודר חייב להכיל מספר שווה של אפסים לוגיים ואחדים כדי למנוע תקלות. דרישה זו, המשותפת למערכות תקשורת דיגיטליות, חייבת להילקח בחשבון בעת בחירת שיטה לקידוד נתונים משודרים. BlueChip Communications ממליצה להשתמש בקוד החסימה של Manchester או 4BXNUMXB למטרה זו.

כדי לשלוט על פעולת ה-PLL במקלטי VSS, אפשר להשתמש בפלט LockDet המסופק במיוחד - גלאי לכידה.

המתח הקבוע ביציאת RSSI הוא פרופורציונלי ללוגריתם של הספק האות בכניסת המקלט, ותלות זו נשמרת בטווח דינמי של כ-70 dB.

מעגל טיפוסי להפעלת שבב BCC418 מוצג באיור. 1. Varicap D1 והסביבה שלו - אלמנטים VCO ו-PLL. מהוד הקוורץ ZQ1, כפי שכבר הוזכר, קובע את התדר המופתי. המשרנים ורוב הקבלים בצד ימין של המעגל כלולים במעגל המיקרוגל לצורך התאמת הקלט והפלט של מקלט המשדר עם אנטנת WA1. מעגל R15D3L3D2 משמש להעברת האנטנה לכניסת המקלט או ליציאת המשדר של שבב מקלט המשדר.

(לחץ להגדלה)

מודולי מיקרוגל RFB418, RFB918 ו-RFB433 מיוצרים על בסיס מעגלים מיקרוגלים BCC868 ו-BCC915, הבנויים על פי תוכניות דומות לזו שנדונה לעיל (איור 1). גודלם כ-25x25x3 מ"מ ויש להם מסופים המותאמים להרכבה על פני השטח. המודולים מותאמים (מוגדרים על ידי היצרן) לקצב שידור של 19,2 kBaud ופעולה, בהתאמה, ברצועות ISM 433,4 ... 434,4 MHz, 868,8 ... 869 MHz ו-903 ... 927 MHz, בעוד שהם יכולים לפעול בטווח תדרים רחב יותר. ניתן לחבר אנטנה מותאמת (עם עכבת הזנה של 50...100 אוהם) ישירות למודולים, ללא אלמנטים נוספים של מיקרוגל. הקיצור ISM משמש לציון טווחים המיועדים לפעולה על קרינת ציוד למטרות תעשייתיות (תעשייתיות), מדעיות (מדעיות) ורפואיות (רפואיות). באירופה ובארה"ב, אין צורך ברישיון לפעול בלהקות אלו.

BlueChip Communications מציעה למפתחי חומרה לוחות ניפוי באגים (Evaluation Kits, סט של 2 חלקים) המכילים מודול מיקרוגל, אנטנה מודפסת ומיקרו-בקר PIC16LC63A. באמצעות התוכנה המצורפת ללוחות, ניתן לארגן העברת נתונים דו כיוונית בין שני מחשבים מרוחקים במרחק של עד 300 מ' ולאנטנה חיצונית מותאמת. מודם הרדיו מוגדר לקצב נתונים של 433 kBaud ומשתמש בעשרה תדרי פעולה בטווח של 232...6 מגה-הרץ, נסרק אוטומטית בקצב של 9 אלפיות השנייה.

חברות אחרות מייצרות גם משדרי ISM. לדוגמה, Texas Instrument מייצרת שבבי TRF6900 ו-TRF6901 בחבילת PQFP-48. הראשון שבהם מכסה את תחום התדרים 850...950 מגה-הרץ, השני - 860...930 מגה-הרץ. הספק משדר - 3 mW, נתון רעש מקלט - 3,3 dB. ממשק מקלט המשדר הדיגיטלי החיצוני מכוון למיקרו-בקר MSP430 של אותה חברה.

חברת Atmel Corporation האמריקאית, הידועה בשבבי הזיכרון והמיקרו-בקרים שלה, לא עמדה מנגד. . לאחר שהצטרפה לאגודת בלוטות' (אגב, השם בא מהכינוי של המלך האראלד, ששלט בדנמרק ובנורווגיה במאה ה-76), היא פיתחה מספר מעגלים מיקרו לתמיכה בפרוטוקול זה. המורכב שבהם הוא בקר הפרוטוקול AT511C176. די לציין שהוא עשוי בחבילה של 32 פינים, מכיל ליבת מחשוב ARM7TDMI RISC של 256 סיביות, וכדי לבצע את כל הפונקציות שמספק Bluetooth, הוא דורש XNUMX KB של זיכרון RAM חיצוני ואותה כמות FLASH או אחרת זיכרון לא נדיף.

כדי לתקשר עם מחשב, שבב AT76C511 מצויד בשלושה ממשקים שונים: USB, PCMCIA ואמולטור UART 16550. בעתיד מתוכנן להוציא גרסאות מפושטות, שלכל אחת מהן יהיה ממשק אחד בלבד.

הבקר מארגן תקשורת רדיו על ידי "פקודה" על מודול המיקרוגל - מעגל המיקרו T2901 של אותה חברה. התקשורת מתנהלת ב-79 תדרים קבועים בטווח של 2400...2500 מגה-הרץ. על פי פרוטוקול ה-Bluetooth, תדר ההפעלה משתנה בפתאומיות כל 625 µs, וחוק השינוי ידוע למנויים שיצרו חיבור ואינו צפוי עבור אחרים. כתוצאה מכך, שני ערוצי תקשורת או יותר, הפועלים בו-זמנית באותו פס תדרים, אינם מפריעים זה לזה. כשלים נדירים הנגרמים על ידי צירוף מקרים אקראי קצר טווח של תדרי המשדר נמחקים במהירות על ידי המערכת הרב-שכבתית של קידוד נתונים לתיקון שגיאות ותיקון שגיאות המסופק על ידי הפרוטוקול. נכון, קצב החלפת הנתונים "נטו" של 1 Mbps כתוצאה מכך מופחת בכ-20%.

מעגל טיפוסי להפעלת שבב T2901 מוצג באיור. 2, קבלים המעקפים הרבים של 4,7pF המחוברים לכל פיני הכוח והבקרה אינם מוצגים. אות תדר הייחוס מופעל על פין 1 (CLK). אפשר לבחור באופן תוכניתי אחד מארבעה ערכים אפשריים. הספק משדר - 1 mW. המידע מועבר באמצעות מפתוח העברת תדר נושא עם סטייה נומינלית של ±160 קילו-הרץ. ניתן לסנן מראש את האות המאפנן באמצעות מסנן המעבר הנמוך הגאוסי המובנה. מסנן זה מופעל ומכבה על ידי מתג SW1.

(לחץ להגדלה)

המקלט במקרה זה הוא סופרהטרודין קונבנציונלי עם תדר ביניים של 111 מגה-הרץ. נתון הרעש שלו הוא 12 dB. הסלקטיביות מסופקת על ידי מסנן ה-SAW F1, מעגלים מתנודדים עם סלילים L2 ו-L3 - אלמנטים של מבחן ה-IF ותדר. טרנזיסטור Q1 הוא חלק מווסת המתח הפנימי. הזרם הנצרך על ידי המיקרו-מעגל כמעט בלתי תלוי במצב הקבלה/שידור, מסתכם בכ-60 mA, ורק במצב המתנה יורד לעשרות מיקרואמפר.

תכונה מעניינת של מכשיר המיקרו-מעגל T2901 היא שאות המשדר נוצר בתדר כפול (4800 ... 5000 מגה-הרץ), אשר מחולק לשניים לפני שנשלח ליציאה. הדמודולטור של המקלט פועל גם במחצית מתדר הביניים, 55,5 מגה-הרץ.

כדי להגביר את הספק המוצא והרגישות של מקלט המשדר T2901, Atmel מציעה מיקרו-מעגלים נוספים עבור מגבר הספק מיקרוגל (T7023) ומגבר דומה בשילוב עם כניסת רעש נמוכה (T7024). התכונה שלהם היא נוכחות של קלט מיוחד להתאמת כוח הפלט, המאפשר לך להפעיל ולכבות בצורה חלקה את המשדר, להגדיר את רמת ההספק המינימלית של האות הנפלט מספיק כדי לשמור על תקשורת. אמצעים אלו ממזערים את ההפרעות שנוצרות על ידי ערוצי תקשורת אחרים הפועלים באותו טווח. הספק המוצא של שני המיקרו-מעגלים הוא 200 mW, נתון הרעש של המיקרו-מעגל T7024 הוא לא יותר מ-2,3 dB.

מחבר: A. Dolgiy, מוסקבה

ראה מאמרים אחרים סעיף תקשורת רדיו אזרחית.

תקרא ותכתוב שימושי הערות על מאמר זה.

<< חזרה

חדשות אחרונות של מדע וטכנולוגיה, אלקטרוניקה חדשה:

מכונה לדילול פרחים בגנים 02.05.2024

בחקלאות המודרנית מתפתחת התקדמות טכנולוגית שמטרתה להגביר את היעילות של תהליכי טיפול בצמחים. מכונת דילול הפרחים החדשנית Florix הוצגה באיטליה, שנועדה לייעל את שלב הקטיף. כלי זה מצויד בזרועות ניידות, המאפשרות התאמתו בקלות לצרכי הגינה. המפעיל יכול להתאים את מהירות החוטים הדקים על ידי שליטה בהם מתא הטרקטור באמצעות ג'ויסטיק. גישה זו מגדילה משמעותית את יעילות תהליך דילול הפרחים, ומעניקה אפשרות להתאמה אישית לתנאים הספציפיים של הגינה, כמו גם למגוון וסוג הפרי הגדלים בה. לאחר שנתיים של בדיקת מכונת פלוריקס על סוגי פירות שונים, התוצאות היו מאוד מעודדות. חקלאים כמו Filiberto Montanari, שהשתמש במכונת פלוריקס כבר כמה שנים, דיווחו על הפחתה משמעותית בזמן ובעבודה הנדרשים לדלל פרחים. ... >>

מיקרוסקופ אינפרא אדום מתקדם 02.05.2024

למיקרוסקופים תפקיד חשוב במחקר המדעי, המאפשר למדענים להתעמק במבנים ותהליכים בלתי נראים לעין. עם זאת, לשיטות מיקרוסקופיה שונות יש מגבלות, וביניהן הייתה הגבלת הרזולוציה בעת שימוש בטווח האינפרא אדום. אבל ההישגים האחרונים של חוקרים יפנים מאוניברסיטת טוקיו פותחים סיכויים חדשים לחקר עולם המיקרו. מדענים מאוניברסיטת טוקיו חשפו מיקרוסקופ חדש שיחולל מהפכה ביכולות של מיקרוסקופיה אינפרא אדום. מכשיר מתקדם זה מאפשר לך לראות את המבנים הפנימיים של חיידקים חיים בבהירות מדהימה בקנה מידה ננומטרי. בדרך כלל, מיקרוסקופים אינפרא אדום בינוני מוגבלים ברזולוציה נמוכה, אך הפיתוח האחרון של חוקרים יפנים מתגבר על מגבלות אלו. לדברי מדענים, המיקרוסקופ שפותח מאפשר ליצור תמונות ברזולוציה של עד 120 ננומטר, שהיא פי 30 מהרזולוציה של מיקרוסקופים מסורתיים. ... >>

מלכודת אוויר לחרקים 01.05.2024

חקלאות היא אחד מענפי המפתח במשק, והדברה היא חלק בלתי נפרד מתהליך זה. צוות של מדענים מהמועצה ההודית למחקר חקלאי-המכון המרכזי לחקר תפוחי אדמה (ICAR-CPRI), שימלה, העלה פתרון חדשני לבעיה זו - מלכודת אוויר של חרקים המופעלת על ידי רוח. מכשיר זה מטפל בחסרונות של שיטות הדברה מסורתיות על ידי מתן נתוני אוכלוסיית חרקים בזמן אמת. המלכודת מופעלת כולה על ידי אנרגיית רוח, מה שהופך אותה לפתרון ידידותי לסביבה שאינו דורש חשמל. העיצוב הייחודי שלו מאפשר ניטור של חרקים מזיקים ומועילים כאחד, ומספק סקירה מלאה של האוכלוסייה בכל אזור חקלאי. "על ידי הערכת מזיקים מטרה בזמן הנכון, נוכל לנקוט באמצעים הדרושים כדי לשלוט הן במזיקים והן במחלות", אומר קפיל ... >>

חדשות אקראיות מהארכיון

מגבר אודיו סטריאו NCP2809 28.03.2004

מגבר שמע סטריאו NCP2809 של ON SEMICONDUCTOR מספק 135mW לערוץ לאוזניות עם עכבת סליל של 16 אוהם.

עובד עם מתחי אספקה מ-2,5 עד 5,5 וולט, הפעלה וכיבוי חיצונית, הזרם במצב שקט הוא פחות מ-5 מיקרומטר.

עוד חדשות מעניינות:

▪ ברק מכה בשמים

▪ יפן שולטת בשוק ה-OLED

▪ השימוש בבובות ברפואה

▪ צג IPS בגודל 23 אינץ' AOC i2360Phu

▪ מכוניות בנהיגה עצמית של גוגל יוצאות לכבישים

עדכון חדשות של מדע וטכנולוגיה, אלקטרוניקה חדשה

חומרים מעניינים של הספרייה הטכנית החופשית:

▪ חלק של האתר ספק כוח. מבחר מאמרים

▪ מאמר זרימות ופנורמות. וידאו ארט

▪ מאמר מדוע דבורים עוקצות? תשובה מפורטת

▪ מאמר ייצור מעגלים מודפסים. HAM טיפים

▪ מאמר הצתה אלקטרונית לרכב. אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל

▪ מאמר הגברת הרגישות של המקלט. אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל

השאר את תגובתך למאמר זה:

כל השפות של דף זה

בית | הספרייה | מאמרים | <font><font>מפת אתר</font></font> | ביקורות על האתר