Недавно в нашей лаборатории сошлись два совершенно разных мира: мир недорогих радиопередатчиков и мир дорогих систем регистрации широкополосных радиосигналов.
Сначала к нам обратились хорошие друзья с просьбой сделать софт для записи сигнала в диапазоне 500 МГц.
Мы, конечно, не могли отказаться.
Ведь делать это нужно было на плате фирмы «Инструментальные системы», с которой я давно знаком.
На заре своей инженерной карьеры мне приходилось работать с их аппаратным и программным обеспечением.
И тут пришел мой дорогой друг миккаб от Шоу дронов и попросил сделать систему позиционирования дронов без GPS. Необходимо, по его словам, запустить шоу в помещении.
А на улице в наши дни не очень-то хочется запускать в небо несколько миллионов долларов на ненадежном GPS. Помехи и спуфинг спутниковой навигации процветают .
Для позиционирования без спутников с точностью лучше десяти сантиметров в зоне до километра я не нашел ничего, кроме технологии СШП.
DecaWave уже давно присутствует на рынке, производя чип DW1000 и модули на его основе.
Чип представляет собой UWB-трансивер стандарта IEEE 802.15.4-2011. Кстати, вещь уникальная, с двойным или даже тройным дном.
Я надеюсь, что в ближайшие несколько лет мы сможем проникнуть в ее глубину и написать об этом.
Раньше у вас это точно не получится.
Но сегодня мы говорим не о позиционировании; об этом поговорим в следующей серии.
Сегодня мы записываем сигнал DW1000. И полоса этого сигнала ни много ни мало, а 1000 или 500 МГц, что определяется номером канала.
«Совершенно случайно» на соседнем столе оказался компьютер с платой FMC126P от «Инструментальные Системы» с мезонином FMC АД9208-3000ЕБЗ от аналоговых устройств.
Здесь «для прокурора» следует отметить, что АЦП AD9208 на сегодняшний день является санкционированной технологией.
Легально купить его в России нельзя, хотя иногда очень хочется.
Но именно этот модуль был куплен очень давно, когда еще не было санкций.
Он чист, как душа младенца.
Надеюсь, это признание будет приобщено к делу и зачтено подсудимому.
Мы не будем сейчас вдаваться в подробности разработки программного обеспечения для записи потока сэмплов в память компьютера.
К сожалению, мы пока не можем опубликовать исходный код приложения для Linux. Но мы надеемся получить разрешение на это в следующий раз.
Стоит только отметить, что это было непросто, даже с учетом предоставленных программных разработок «Инструментальных систем».
Сам АЦП и система тактирования и вывода отсчетов по технологии JESD204B достаточно сложны для понимания, а также в модуле от AD требовались аппаратные патчи.
Сигнал REFCLK абсолютно необходим для системы ввода, но на модуле он идет на неправильные ножки разъема FMC и, соответственно, не поступает на правые ножки ПЛИС.
Пришлось применить заплатку, которую видно на фото ниже — два красных провода.
Были, конечно, сомнения, что это сработает. Тактовая частота высокая 375 МГц и патч ужасный.
Но система справилась.
Вся кухня выглядит так.
Здесь вы можете увидеть компьютер с хорошей системой ввода-вывода, платой FMC126P и мезонином AD9208-3000EBZ. Из генераторов: генератор 3000 МГц для тактирования АЦП, генератор 770 МГц для REFCLK. Кабели с разъемами SMA соединяют генераторы и обеспечивают входной сигнал.
Скорость сырых данных с выхода АЦП, если не вдаваться в подробности, составляет 12 Гбайт/с по двум каналам.
Согласно измерениям и заявлению производителя платы FMC126P максимальная скорость ввода составляет 5 ГБ/с.
Поэтому мы использовали только один канал в АЦП и пропускали его через DDC (цифровой понижающий преобразователь), встроенный в AD9208, с децимацией в четыре раза.
Таким образом, поток данных составил 3 ГБ/с (частота дискретизации 750 МГц, комплексный сигнал 16 бит).
Проверить, что система успевает записывать выборки, очень просто: нужно лишь следить за липкими битами состояния FIFO FPGA. Если за ночь не было событий переполнения FIFO, бит не будет установлен.
И мы с радостью констатируем, что потерь показаний не было.
Конечно, сначала мы проверяем, работают ли биты состояния фиксации.
Также мы смотрим на форму сигнала из файла, чтобы убедиться, что качество захваченного сигнала АЦП соответствует документации.
Но какой сигнал будет достоин такой системы ввода? Конечно же СШП из соседнего стола! К счастью, для системы позиционирования дрона мы выбрали частоту канала 4 ГГц.
Это соответствует каналам 4 и 2 в терминологии DW1000 (рис.
13 таблицы данных).
Для этой частоты или, лучше сказать, для этого диапазона мы сделали встроенную в плату антенну.
Координировать ее в таком широком диапазоне было непросто.
Но вещь оказалась эротической! Некоторые говорят, что это похоже на символ.
с ушами.
Сигнал 4 ГГц с полосой пропускания 500 МГц попадает в третью полосу Найквиста и имеет достаточные защитные интервалы, чтобы избежать наложения спектров.
Поэтому мы просто подключили сигнал DW1000 напрямую ко входу АЦП AD9208. Мы получили два файла: один с частотой PRF 64 МГц, другой — 16 МГц.
Скорость передачи была установлена минимальной для DW1000 — 110 кбит/с.
Этот первый файл, это второй .
Будьте осторожны, файлы огромны! В первом файле мы видим пакеты длительностью около 750 сэмплов или 1000 наносекунд. 
Во втором файле пакеты в четыре раза короче.
И это полностью соответствует стандарту IEEE 802.15.4-2011 с точки зрения физического уровня UWB: 
Модуляция внутри пакета аналогична фазовой модуляции, которая также соответствует указанной в стандарте BPSK. Сам стандарт вы можете найти в Интернете, поищите «IEEE 802.15.4-2011».
Если немного расширить окно времени наблюдения, то также можно увидеть неравномерность пакетов, что соответствует описанию гибридной модуляции IEEE 802.15.4-2011 UWB — позиционно-фазовая (BPM-BPSK).
В целом чип DW1000 и модуляцию этого UWB PHY я считаю бомбой, что бы это ни значило, вещью на уровне военного JTIDS. Это мое новое хобби.
Продолжение следует! С одной стороны мы будем копать DW1000, с другой — иметь дело со стандартом IEEE 802.15.4. Теги: #Производство и разработка электроники #Беспроводные технологии #Разработка для Интернета вещей #Сделай сам или Сделай сам #стандарты связи #uwb #UWB #сверхширокополосная #сверхширокополосная связь #сверхширокополосный радар #dw1000 #decawave
-
Каталепсия
19 Oct, 24 -
Наса Запустило В Космос Новый 3D-Принтер
19 Oct, 24 -
Очередная Фишинговая Афера В Живом Журнале
19 Oct, 24 -
Субстики #86
19 Oct, 24
