Предыдущие сообщения по данной теме:
2.1.
Разработка структурных схем передающего и приемного трактов устройств системы –
на основе концепции SDR
(SoftwareDefinedRadio).
Пояснение функционирования схем.
Software defined radio (SDR)– это набор
аппаратных и программных технологий, позволяющих создавать аппаратуру с
реконфигурируемой архитектурой для беспроводных сетей передачи информации,
включая оконечное оборудование. SDR обеспечивает эффективные и сравнительно
недорогие решения проблем создания многомодовых, многофункциональных
беспроводных устройств, способных изменять свою функциональность посредством
обновления встроенного программного обеспечения. Таким образом, SDR можно
рассматривать как технологию, приложимую к широкому спектру областей индустрии
беспроводных телекоммуникаций.
Радиосистемы,
основанные на SDR, отличают:
· стандартная
открытая и гибкая архитектура, пригодная для широкого круга
телекоммуникационных продуктов;
· возможность
поддержки как устаревших, так и современных и перспективных коммуникационных
стандартов в рамках одной платформы;
· изменение
функциональности устройств, равно как и исправление ошибок во встроенном ПО,
непосредственно через эфир;
· возможность
создавать единые коммуникационные сети между коммерческими, гражданскими,
федеральными и военными организациями;
· существенное
снижение удельной стоимости жизненного цикла изделий.
Принятый
аналоговый сигнал оцифровывается и затем обрабатывается с использованием
цифровых сигнальных процессоров. В тракте передачи модулированный сигнал
генерируется в цифровой форме, а его преобразование в аналоговую форму для
последующей передачи может производиться в ПЧ или РЧ трактах.
В идеальном случае радиооборудование SDR не должно иметь аналоговых
функциональных узлов, за исключением малошумящего усилителя МШУ тракта приема и
усилителя мощности тракта передачи (рис. 1). В SDR приемопередатчиках
аналоговый сигнал должен преобразовываться в цифровой на выходе
антенно-фидерной системы и проходить далее обработку только в цифровой форме.
На современном же этапе развития техники для реализации входной части приемника
используются раздельные аппаратные устройства для каждого диапазона, а
программно определяемая обработка сигналов производится только на частотах ПЧ.
Рисунок 1. Обобщенная схема SDR радиооборудования.
В
данном случае будет реализовано не типичное SDR, потому как обработка будет производиться
не на компьютере, а в микропроцессоре.
Одним из самых важных узлов SDR-устройства
является аналого-цифровой преобразователь. В реальности АЦП напрямую
подключается к антенне, то есть преобразовывает непрерывный во времени сигнал в
дискретную двоично-кодированную форму. Очевидно, что характеристики АЦП будут
во многом определять и параметры устройства в целом.
На данный момент, существующие АЦП не обладают
достаточно высоким быстродействием, для работе в широкой полосе радиоспектра,
или имеют недостатоный динамический диапазон. Поскольку оцифровке требуется
подвергать не весь диапазон частот, а только лишь определенную полосу, то для
этого на входе будет использоваться фильтр – преселектор, который будет
настроен на центральную частоту.
Структурная схема приемного и
передающего трактов представлена на рисунке 2.
Рисунок 2. Структурная схема приемного и передающего трактов.
Интерфейс
SPI - популярный интерфейс для последовательного обмена данными между
микросхемами. Интерфейс SPI, наряду с I2C, относится к самым
широко-используемым интерфейсам для соединения микросхем. Его наименование
является аббревиатурой от 'Serial Peripheral Bus', что отражает его
предназначение - шина для подключения внешних устройств. Шина SPI организована
по принципу 'ведущий-подчиненный'. В качестве ведущего шины обычно выступает микроконтроллер,
но им также может быть программируемая логика, DSP-контроллер или
специализированная ИС. Подключенные к ведущему шины внешние устройства образуют
подчиненных шины. В их роли выступают различного рода микросхемы, в т.ч.
запоминающие устройства (EEPROM, Flash-память, SRAM), часы реального времени
(RTC), АЦП/ЦАП, цифровые потенциометры, специализированные контроллеры и др.
2.2. Определение требований к параметрам модулей структурных схем,
практический выбор компонентов и оценка их стоимости.
1) Выбор трансивера. В качестве трансивера будем использовать
трансивер от компании TexasInstrumentsCC1020. Цифровая
часть устройства входит в состав трансивера. Структурная схема данного
трансивера представлена на рисунке 3.
Рисунок 3. Структурная схема трансивера.
Устройства
данного семейства предназначены для использования в маломощных приложениях
подвижной связи. Этот трансивер предназначен в основном для ISM (индустриального, научного, медицинского) и SRD (устройства с небольшим радиусом действия)
диапазон частот – 426, 429, 433, 868 и 915МГц, но легко может быть запрограммирована
для других частот в диапазоне 402-470 и 804-940Мгц. К сожалению, найти
трансивер, который поддерживает модуляцию так и не удалось. Но в данном случае,
можно заказать отдельную партию, которая поддерживала бы данный вид модуляции.
Выбор именно этого трансивера обусловлен тем, что он обладает низким
энергопотреблением.
2)В качестве фильтра преселектора выберем фильтр ФПА1-435-6, с
центральной частотой 435Мгц.
3)Микроконтроллер. Микроконтроллер – это микросхема, предназначенная
для управления электронными устройствами. Типичный микроконтроллер сочетает в
себе функции процессора и периферийных устройств, содержит ОЗУ и ПЗУ. По сути,
это однокристальный компьютер, способный выполнять простые задачи.
В данной
системе мы будем использовать микроконтроллер фирмы MicrichipPIC24F
.
Архитектура данного семейства микроконтроллеров представлена на рисунке 4.
Рисунок 4. Архитектура
микроконтроллеров семейства PIC24.
Семейство данных
микроконтроллеров построено на гарвардской архитектуре. Отличительной
особенностью PIC-контроллеров является хорошая преемственность различных
семейств. Это и программная совместимость (единая бесплатная среда разработки
MPLAB IDE), и совместимость по выводам, по периферии, по напряжениям питания,
по средствам разработки, по библиотекам и стекам наиболее популярных
коммуникационных протоколов. Данный 16-битный микроконтроллер отличается
технологией изготовления FLASH программной памяти. Диапазон питающего напряжения для PIC24F – 2,0..3,6В. Семейство PIC24F производится по более дешевой технологии (0,25 мкм) и работает с
максимальной производительностью 16MIPS@32МГц. Также данный микроконтроллер поддерживает внутрисхемное
программирование (ICSP), а также самопрограммирование (RTSP). Также присутствует интерфейс SP1, по которому микроконтроллер будет соединяться
с трансивером.
Список используемой литературы:
1) SDR 1
2) SDR 2
3) SP1
4) Трансивер
