|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK Chips für Funkmodems. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik
Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Zivile Funkkommunikation Die Datenübertragung über kurze Distanzen per Funk wird im Alltag immer häufiger eingesetzt. „Funkschlüssel“ für Autoalarmanlagen und die Fernbedienung verschiedener Gegenstände sind bereits weit verbreitet, „Funkmäuse“ und „Funktastaturen“ von Computern erfreuen sich immer größerer Beliebtheit usw. Es ist an der Zeit, Computer drahtlos in ein Netzwerk einzubinden. Dieser Artikel stellt den Lesern spezielle Mikroschaltungen vor, die zur Lösung solcher Probleme entwickelt wurden. Bis vor kurzem war jeder, der zum ersten Mal die „Rückseite“ der Systemeinheit eines funktionierenden Computers sah, erstaunt über das daran befestigte Netz aus Drähten und Kabeln, das zu einer beträchtlichen Anzahl von Geräten führte, die mit dem Computer interagieren. Die Einführung eines USB-Busses, der alle in Reihe geschalteten Geräte umgeht, vereinfacht die Kabelvernetzung, löst das Problem jedoch nicht vollständig. Versuche, Infrarotstrahlung für die Kommunikation zwischen einem Computer und seiner Peripherie zu nutzen, sind nicht sehr erfolgreich, da eine direkte Sicht zwischen Quelle und Empfänger der IR-Strahlen erforderlich ist und die tatsächliche Reichweite einer zuverlässigen Kommunikation zwei Meter nicht überschreitet. Darüber hinaus haben konkurrierende Gerätehersteller noch kein einheitliches Datenaustauschprotokoll entwickelt. Das Vorhandensein eines IrDA-Adapters in Ihrem Computer garantiert daher nicht die Fähigkeit, mit irgendeinem der mit IrDA ausgestatteten Geräte zu kommunizieren. In letzter Zeit wird zunehmend die Idee entwickelt, die „Nahreichweiten“-Kommunikation zwischen Computern, die sich in denselben oder benachbarten Räumen befinden, und mit ihnen interagierenden Geräten (Drucker, Scanner, Modems usw.) über einen Funkkanal zu organisieren. Doch trotz der scheinbaren Einfachheit und Selbstverständlichkeit dieses Ansatzes gibt es auf dem Weg zu seiner Umsetzung so viele Schwierigkeiten, dass das Problem noch immer nicht als gelöst betrachtet werden kann. Zumindest ist das von einigen Entwicklern proklamierte Ziel „jedem Computer und jedem Peripheriegerät einen Chip hinzufügen – und schon ist es geschafft“ noch in weiter Ferne. Dennoch: „Der Prozess hat begonnen.“ Es werden Versuche unternommen, einheitliche Technologien und Protokolle für die „lokale“ Computerfunkkommunikation zu entwickeln. Die bekanntesten davon sind Bluetooth, IEEE 802.11, UWB und Nome RF, die miteinander konkurrieren. Der Gewinner wird durch eine praktische Bewertung der erklärten Vor- und Nachteile der vorgeschlagenen Technologien in naher Zukunft ermittelt. Inzwischen konzentrieren sich Hersteller von Knoten, die für die Kommunikation über ein beliebiges Protokoll erforderlich sind – Mikroschaltungen von Mikrowellen-Transceivern (Transceivern) – auf eines der Protokolle, legen jedoch die Möglichkeit fest, andere zu verwenden. In diesem Artikel werden wir über einige dieser Chips sprechen. Norwegisches Unternehmen BlueChip Communications AS produziert Single-Chip-Funktransceiver-Mikroschaltungen ВСС418 und ВСС918, die sich durch Mikrostrom-Energieverbrauch, die Fähigkeit zum Betrieb in einem weiten Temperaturbereich (von -40 bis +85 °C) auszeichnen und hauptsächlich für den Austausch digitaler Daten bestimmt sind in Funknetzen im 400- und 900-MHz-Bereich. Die Hauptanwendungen dieser Transceiver sind Fernsensoren, die in der Industrie, in Sicherheitssystemen und in der Medizin eingesetzt werden. Darüber hinaus können sie in Umweltüberwachungssystemen, langsamen Computerfunknetzen, entfernten Barcode-Lesegeräten, bidirektionalem Paging usw. eingesetzt werden. Die Mikroschaltungen sind im internen Aufbau und in den Parametern ähnlich, werden in TQFP-44-Kunststoffgehäusen (Abmessungen 12x12 mm) mit vierseitiger Pinbelegung hergestellt und unterscheiden sich nur dadurch, dass VSS418 den Bereich von 300..600 MHz und VSS918 - 700 abdeckt ..1100 MHz. Die Betriebsfrequenz und andere Betriebsmodi der Transceiver-Mikroschaltungen werden mithilfe eines 80-Bit-Befehls eingestellt, der in einem seriellen Binärcode in ein spezielles Register der Mikroschaltung eingegeben wird. Um die Flexibilität bei der Verwendung dieser Mikroschaltungen zu gewährleisten, ist es möglich, acht Stufen der Senderausgangsleistung (Intervall – 3 dB, maximale Stufe – 10 mW), zwei (für VSS418) oder vier (für VSS918) Verstärkungswerte von zu programmieren die Eingangsstufen des Empfängers (ermöglicht eine Reduzierung der Empfindlichkeit um 25 ..33 dB) sowie vier Tiefpassfilterbandbreiten (10, 30, 60 oder 200 kHz). Zu den weiteren Konstruktionsmerkmalen dieser Transceiver gehören die Verwendung einer direkten Frequenzumwandlungsmethode im Empfänger, das Vorhandensein eines Zweikanal-Frequenzsynthesizers mit einer externen PLL-Schleife, der ein sehr dichtes Frequenzraster (Hunderte von Hertz) bereitstellt, und LockDet-Sperrdetektorausgänge und den Pegel des empfangenen RSSI-Signals sowie einen eingebauten abstimmbaren siebenpoligen elliptischen Gyrator-Tiefpassfilterempfänger. Zur Übertragung von Informationen wird die Trägerfrequenzumtastung (FSK) mit einem Hub verwendet, der entsprechend der erforderlichen Datenempfangs-/Übertragungsgeschwindigkeit ausgewählt wird. Die von BCC-Transceiver-Chips unterstützte maximale Übertragungsrate beträgt 128 kBaud. Für Geschwindigkeiten von 9,6 kBaud und weniger beträgt die empfohlene Abweichung ±25 kHz. Mit einer Empfängerempfindlichkeit von -105 dBm und omnidirektionalen Antennen garantiert dies eine Kommunikationsreichweite im offenen Raum von bis zu 700 m. Die Nennversorgungsspannung beträgt 3 V. Der Stromverbrauch im Sendemodus beträgt nicht mehr als 50 mA, im Empfangsmodus - 8 mA, im Standby-Modus - abzüglich 2 µA. Der Hauptoszillator des Senders und der lokale Oszillator des Empfängers ist ein Frequenzsynthesizer, der aus einem spannungsgesteuerten Oszillator (VCO), zwei programmierbaren Frequenzteilern und einer PLL-Schleife (PLL) besteht. Zur Stabilisierung der Synthesizerfrequenz empfiehlt sich die Verwendung eines hochwertigen Quarzresonators mit einer Frequenz von 10 MHz. In den BCC-Transceiver-Chips ist es je nach erforderlicher Datenübertragungsrate möglich, die Senderfrequenz auf eine von vier Arten zu manipulieren – durch Ändern des Teilungskoeffizienten eines der Synthesizer-Zähler, Umschalten zwischen zwei programmierten Frequenzteilern, Modulieren ( Ziehen) der Frequenz eines Referenzquarzresonators oder direkte VCO-Modulation. Der Empfangsteil ist nach einer direkten Frequenzumwandlungsschaltung aufgebaut und enthält einen digitalen Frequenzdetektor. Die Demodulation erfolgt durch Vergleich der Phasen des empfangenen Signals in den Inphase-I- und Quadratur-Q-Kanälen. Wenn es im Kanal I hinter Q zurückbleibt, ist die Signalfrequenz höher als die Frequenz des lokalen Oszillators; liegt es vor, ist es niedriger als diese. Der sogenannte „Jitter“ (Edge Jitter) der empfangenen Daten, der solchen Schaltkreisen innewohnt, bereitet beim Empfang digitaler Daten in der Regel keine Probleme, seine Größe muss jedoch in Fällen berücksichtigt werden, in denen der Moment von Das Eintreffen der Signalflanke ist wichtig. Der Jitter nimmt mit zunehmender Frequenzabweichung ΔF ab, während sein Maximalwert 1/(4ΔF) nicht überschreitet. Das PLL-System stimmt den lokalen Oszillator auf die Durchschnittsfrequenz des Signals ab. Um Fehler zu vermeiden, muss die übertragene Codesequenz daher eine gleiche Anzahl logischer Nullen und Einsen enthalten. Diese für digitale Kommunikationssysteme übliche Anforderung muss bei der Auswahl eines Verfahrens zur Verschlüsselung übertragener Daten berücksichtigt werden. BlueChip Communications empfiehlt für diesen Zweck die Verwendung des Manchester- oder 4BXNUMXB-Blockcodes. Um den Betrieb der PLL in BCC-Transceivern zu steuern, kann ein speziell entwickelter LockDet-Ausgang verwendet werden – ein Verriegelungsdetektor. Die konstante Spannung am RSSI-Ausgang ist proportional zum Logarithmus der Signalleistung am Empfängereingang, und diese Abhängigkeit bleibt über einen Dynamikbereich von etwa 70 dB erhalten. Ein typisches Anschlussdiagramm für die BCC418-Mikroschaltung ist in Abb. dargestellt. 1. Varicap D1 und seine Umgebung – VCO- und PLL-Elemente. Der Quarzresonator ZQ1 legt, wie bereits erwähnt, die Referenzfrequenz fest. Die Induktivitäten und die meisten Kondensatoren auf der rechten Seite des Diagramms sind in der Mikrowellenschaltung enthalten, um den Eingang und Ausgang des Transceivers an die WA1-Antenne anzupassen. Der Schaltkreis R15D3L3D2 wird verwendet, um die Antenne mit dem Empfängereingang oder Senderausgang des Transceiver-Chips zu verbinden.
Basierend auf den Mikroschaltungen BCC418 und BCC918 werden die Mikrowellenmodule RFB433, RFB868 und RFB915 hergestellt, die nach ähnlichen Schemata wie den oben besprochenen aufgebaut sind (Abb. 1). Sie haben Abmessungen von ca. 25 x 25 x 3 mm und Anschlüsse, die für die Oberflächenmontage geeignet sind. Die Module sind für eine Übertragungsrate von 19,2 kBaud bzw. den Betrieb in den ISM-Bändern 433,4...434,4 MHz, 868,8...869 MHz und 903...927 MHz optimiert (vom Hersteller eingestellt), obwohl sie dies können über einen größeren Frequenzbereich arbeiten. Eine angepasste Antenne (mit einer Speiseimpedanz von 50...100 Ohm) kann ohne zusätzliche Mikrowellenelemente direkt an die Module angeschlossen werden. Die Abkürzung ISM bezeichnet normalerweise Bereiche, die für den Betrieb mit der Strahlung von Geräten für industrielle (Industrial), wissenschaftliche (Scientific) und medizinische (Medical) Zwecke ausgelegt sind. In Europa und den USA ist für den Betrieb in diesen Bändern keine Lizenz erforderlich. BlueChip Communications bietet Hardware-Entwicklern Evaluierungsplatinen (Evaluationskits, Satz mit 2 Stück) an, die ein Mikrowellenmodul, eine Antenne mit gedruckter Schaltung und einen PIC16LC63A-Mikrocontroller enthalten. Mithilfe der den Karten beiliegenden Software können Sie die bidirektionale Datenübertragung zwischen zwei Computern organisieren, die sich in einer Entfernung von bis zu 300 m befinden. Eine der neuesten Entwicklungen des Unternehmens ist das Funkmodem MOD433, das über eine RS232-Schnittstelle an den COM-Port angeschlossen wird des Computers, an eine 6..9 V-Stromquelle und an eine externe angepasste Antenne. Das Funkmodem ist für eine Datenübertragungsrate von 19,2 kBaud konfiguriert und nutzt zehn Betriebsfrequenzen im Bereich 433,4...434,4 MHz, die automatisch mit einer Rate von 100 ms gescannt werden. ISM-Band-Transceiver werden auch von anderen Unternehmen hergestellt. Zum Beispiel Texas Instrument stellt TRF6900- und TRF6901-Mikroschaltungen im PQFP-48-Gehäuse her. Der erste von ihnen deckt das Frequenzband 850...950 MHz ab, der zweite - 860...930 MHz. Sendeleistung - 3 mW, Empfängerrauschzahl - 3,3 dB. Die externe digitale Schnittstelle der Transceiver ist auf den MSP430-Mikrocontroller des gleichen Unternehmens ausgerichtet. Das amerikanische Unternehmen Atmel Corporation, bekannt für seine Speicherchips und Mikrocontroller, blieb nicht stehen . Nachdem sie der Bluetooth Association beigetreten war (der Name stammt übrigens vom Spitznamen von König Harald, der im 76. Jahrhundert Dänemark und Norwegen regierte), entwickelte sie eine Reihe von Mikroschaltungen zur Unterstützung dieses Protokolls. Der komplexeste davon ist der Protokollcontroller AT511C176. Es genügt zu sagen, dass es in einem 32-Pin-Gehäuse hergestellt ist, einen 7-Bit-RISC-Rechenkern ARM256TDMI enthält und zur Ausführung aller Bluetooth-Funktionen XNUMX KB externen RAM und die gleiche Menge an FLASH oder anderen nichtflüchtigen Daten benötigt Erinnerung. Für die Kommunikation mit einem Computer ist der AT76C511-Chip mit drei verschiedenen Schnittstellen ausgestattet: USB, PCMCIA und einem UART 16550-Emulator. Für die Zukunft ist die Veröffentlichung vereinfachter Versionen geplant, die jeweils nur über eine Schnittstelle verfügen. Der Controller organisiert die Funkkommunikation und „befehligt“ das Mikrowellenmodul – die T2901-Mikroschaltung derselben Firma. Die Kommunikation erfolgt auf 79 Festfrequenzen im Bereich 2400...2500 MHz. Laut Bluetooth-Protokoll ändert sich die Betriebsfrequenz alle 625 μs abrupt, und das Änderungsgesetz ist den Teilnehmern, die die Verbindung aufgebaut haben, bekannt, für andere jedoch unvorhersehbar. Dadurch stören sich zwei oder mehr Kommunikationskanäle, die gleichzeitig im selben Frequenzband arbeiten, nicht gegenseitig. Seltene Ausfälle, die durch zufälliges kurzfristiges Zusammentreffen von Senderfrequenzen verursacht werden, werden durch das im Protokoll vorgesehene mehrstufige System der rauschresistenten Datenkodierung und Fehlerkorrektur schnell beseitigt. Zwar wird dadurch die „reine“ Datenaustauschrate von 1 Mbit/s um ca. 20 % reduziert. Ein typisches Anschlussdiagramm für die T2901-Mikroschaltung ist in Abb. dargestellt. In 2 sind die zahlreichen 4,7 pF-Blockkondensatoren, die an alle Strom- und Steuerpins angeschlossen sind, nicht dargestellt. Das Referenzfrequenzsignal wird an Pin 1 (CLK) angelegt. Es ist möglich, programmgesteuert einen von vier möglichen Werten auszuwählen. Sendeleistung - 1 mW. Die Informationsübertragung erfolgt durch Trägerfrequenzumtastung mit einer Nennabweichung von ±160 kHz. Das modulierende Signal kann mit einem eingebauten Gaußschen Tiefpassfilter vorgefiltert werden. Dieser Filter wird mit dem Schalter SW1 ein- und ausgeschaltet.
Der Empfänger ist in diesem Fall ein regulärer Superheterodyn mit einer Zwischenfrequenz von 111 MHz. Sein Rauschmaß beträgt 12 dB. Die Selektivität wird durch den SAW-Filter F1, Schwingkreise mit Spulen L2 und L3 – Elemente des Verstärkers und Frequenzdiskriminators – gewährleistet. Der Transistor Q1 ist Teil des internen Versorgungsspannungsreglers. Der von der Mikroschaltung verbrauchte Strom ist nahezu unabhängig vom Empfangs-/Sendemodus und beträgt etwa 60 mA. Nur im Standby-Modus sinkt er auf mehrere zehn Mikroampere. Ein interessantes Merkmal des T2901-Mikroschaltungsdesigns besteht darin, dass das Sendersignal mit einer doppelten Frequenz (4800...5000 MHz) erzeugt wird, die in zwei Teile geteilt wird, bevor sie an den Ausgang gesendet wird. Der Empfängerdemodulator arbeitet ebenfalls mit einer Frequenz, die halb so groß ist wie die Zwischenfrequenz – 55,5 MHz. Um die Ausgangsleistung und Empfindlichkeit des T2901-Transceivers zu erhöhen, bietet Atmel zusätzliche Mikroschaltungen für einen Mikrowellen-Leistungsverstärker (T7023) und einen ähnlichen Verstärker in Kombination mit einem rauscharmen Eingang (T7024) an. Ihr Merkmal ist das Vorhandensein eines speziellen Eingangs zum Einstellen der Ausgangsleistung, der es Ihnen ermöglicht, den Sender sanft ein- und auszuschalten und den minimalen Leistungspegel des ausgesendeten Signals einzustellen, der ausreicht, um die Kommunikation aufrechtzuerhalten. Diese Maßnahmen minimieren Störungen durch andere Kommunikationskanäle, die im gleichen Bereich betrieben werden. Die Ausgangsleistung beider Mikroschaltungen beträgt 200 mW, die Rauschzahl der T7024-Mikroschaltung beträgt nicht mehr als 2,3 dB. Autor: A. Dolgiy, Moskau
Maschine zum Ausdünnen von Blumen im Garten
02.05.2024 Fortschrittliches Infrarot-Mikroskop
02.05.2024 Luftfalle für Insekten
01.05.2024
▪ Verbot der Mitnahme von Elektronik im Handgepäck ▪ Positronentomographie des ganzen Körpers ▪ 60-V- und 75-V-MOSFETs für synchrone Gleichrichtungsschaltungen
▪ Abschnitt der Website Elektrische Haushaltsgeräte. Artikelauswahl ▪ Artikel Händler des Todes. Populärer Ausdruck ▪ Artikel Bohrhammer. Heimwerkstatt ▪ Artikel Kennung von Zenerdioden. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik
Startseite | Bibliothek | Artikel | Sitemap | Site-Überprüfungen
www.diagramm.com.ua |
Siehe andere Artikel Abschnitt 
Neueste Nachrichten aus Wissenschaft und Technik, neue Elektronik:
Alle Sprachen dieser Seite