Conjuntos de chips para construir dispositivos de espectro extendido.
Chipsets para la construcción de Los dispositivos de espectro extendido
Los sistemas de transmisión de datos de banda ancha, o espectro extendido, producidos por varias empresas extranjeras, se diferencian entre sí principalmente en el método y la velocidad de transmisión de datos, el tipo de modulación y la transmisión. gama, oportunidades de servicio, etc. Esta revisión examina los conjuntos de chips para dichos sistemas desde el punto de vista de su aplicación y tipo de modulación
| Abreviaturas utilizadas
ASK — modulación de pulso de amplitud |
Desarrollo y producción de conjuntos de chips para dispositivos Spread Spectrum trabaja con más de 20 empresas.
La gama de aplicaciones de los conjuntos de chips es bastante amplia. Dependiendo de esto, a grandes rasgos, los dispositivos de Spread Spectrum se pueden dividir en tres categorías:
• módems de radio para construir redes locales inalámbricas;
• radioteléfonos de oficina (tubos de radio);
• diversos dispositivos de baja velocidad para telemetría, alarmas de seguridad, etc.
A esta clasificación deberían añadirse los sistemas de división de códigos CDMA y los sistemas de posicionamiento global GPS, pero la consideración de su base elemental está fuera del alcance de esta revisión.
Al describir los conjuntos de microcircuitos utilizados, los autores no pretenden ser una revisión completa, ya que los fabricantes de equipos finales, por razones obvias, no publicitan los componentes utilizados en sus dispositivos. Incluso ahora, en la era de Internet, es difícil acceder a la información de algunos fabricantes de chips.
Chipsets para construir módems de radio
Comencemos la revisión con el chip STEL2000A, desarrollado por Stanford Telecom y ahora producido bajo licencia por Zilog con el nombre comercial Z87200. El chip es un transceptor de espectro ensanchado programable que utiliza secuencias directas. El Z87200 admite longitudes de código similares a ruido de 2 a 64 chips por bit en una amplia gama de velocidades de datos y parámetros de espectro ensanchado. La velocidad máxima del transceptor es de 2 Mbit/s.
El Z87200 viene en dos versiones (velocidades de reloj de 25 y 40 MHz) y realiza todo el procesamiento digital necesario para codificar y distribuir datos de transmisión y recepción, seguido de la decodificación. Para la modulación, este transceptor utiliza modulaciones BPSK y QPSK codificadas diferencialmente; además, la sección del receptor puede funcionar con QPSK pi/4 codificada diferencialmente.
El Z87200 se utiliza en algunos módems de Aironet Wireless Communications. Además, Zilog colabora con Utilicom Inc., que produce secciones de RF compatibles con el Z87200. El coste del Z87200 en Rusia es de aproximadamente 25 dólares.
Mitel ofrece un kit para trabajar con tecnología FHSS. El inicio del desarrollo y las primeras muestras del kit pertenecen a los logros de GEC Plessey Semiconductors, que posteriormente fue adquirida por Mitel. Mitel llevó a cabo el desarrollo del proyecto de forma independiente. El nuevo conjunto de chips consta de tres dispositivos:
• WL102B – controlador tipo ruido;
• WL600C — chip de radiofrecuencia;
• WL800 es un sintetizador de frecuencia.
Estos chips pertenecen a la tercera generación de la familia DE6000 GEC Plessey Semiconductors y se denominan genéricamente DE6038. El conjunto completo está actualmente disponible por menos de $25. (por 1000 piezas).
Veamos este kit con más detalle.
WL102B es un microcontrolador CMOS SPS con arquitectura interna 8051 y memoria flash externa, que realiza todo el procedimiento de conversión de símbolos de información de la interfaz PCMCIA en una señal de «salto». frecuencias. La velocidad máxima de información es de 2 Mbit/s.
El WL600C es un transceptor de radiofrecuencia de 2,4-2,5 GHz que funciona a 2,7-3,6 V. Incluye un amplificador de bajo ruido, un mezclador con filtrado de componentes espectrales no deseados, un amplificador limitador de frecuencia intermedia (IF), un demodulador de cuadratura y un amplificador de potencia. Con circuito de control, circuito RSSI en el receptor. Se utiliza modulación FSK de dos niveles.
WL800 es un sintetizador de frecuencia de baja potencia que funciona a un voltaje de 2,7-3,6 V con una frecuencia máxima de 2,5 GHz y programable a través de un bus clásico de tres hilos. Las características incluyen un circuito de supresión de modulación espuria incorporado.
Harris Semiconductor ofrece un kit Spread Spectrum más rápido, con la marca PRISM ™. El conjunto consta de un procesador de banda ancha HFA3860, un modulador-demodulador en cuadratura HFA3724, un sintetizador de doble frecuencia HFA3524, una unidad mezcladora de receptor y transmisor HFA3624, un amplificador de bajo ruido HFA3424 y un interruptor de antena con amplificador de potencia final para el HFA3925. transmisor. El kit es interesante porque Harris Semiconductor ofrece ambas partes del proyecto: tanto el procesador como la radiofrecuencia. Por cierto, la empresa produce una variedad de microcircuitos de radiofrecuencia, lo que le permite elegir las soluciones más óptimas según su aplicación.
El procesador de banda ancha habilitado para DSSS HFA3860 contiene todas las funciones necesarias para el funcionamiento full-duplex o half-duplex a II Mbps. El procesador NPS incluye dos ADC para entradas analógicas 1 y Q. El tipo de modulación utilizada es BPSK y QPSK diferencial, así como MBOK. Una característica especial del procesador es la función de monitorear el nivel de la señal de entrada (a través del circuito RSSI), lo que le permite determinar con mayor precisión la presencia de una señal útil, evitar conflictos y así mejorar el rendimiento de la red en su conjunto.
El procesador está disponible en un paquete TQFP de 48 pines y es capaz de funcionar en un rango de temperatura de -45 a +85°C.
El resto de microcircuitos del kit están construidos de forma clásica y no necesitan una descripción detallada.
Kits para la construcción de radioteléfonos de oficina
Zilog ofrece dos microcircuitos para el radioteléfono Spread Spectrum: Z87000 — controlador, Z87010 — codificador/decodificador de audio. El Z87000 es un transceptor/controlador de salto de frecuencia diseñado específicamente para teléfonos inalámbricos de 900 MHz. El Z87000 contiene un procesador de señal digital (DSP) de 16 bits y un controlador para controlar la sección de RF. Este transceptor utiliza modulación FSK y división de tiempo de modos de recepción-transmisión.
El transceptor está disponible en dos versiones, diseñadas para su uso en el rango de temperatura de -20 a +70 C:
• Z87000 — con una tensión de alimentación de 5 V;
• Z87LOO — con una tensión de alimentación de 3 V.
El Z87010 es un procesador DSP de 16 bits diseñado para codificar voz en una señal digital y luego transferirla al procesador Z87000, así como también realizar una conversión inversa de la señal digital procedente del Z87000.
El radioteléfono terminado, tanto un teléfono portátil como una estación base, debe constar de tres partes: el Z87000 y el Z87010 ya descritos anteriormente y una sección de radiofrecuencia de 900 MHz. Este último apareció como resultado de la estrecha cooperación entre Zilog y Analog Devices en forma de un transceptor de un solo chip AD6190. Contiene todos los componentes necesarios, a saber:
— amplificador de bajo ruido;
—mezclador de receptor;
— mezclador transmisor;
—preamplificador de potencia del transmisor;
—VCO;
—divisor de frecuencia;
—amplificador limitador con circuito RSSI;
—estabilizador de voltaje.
El transceptor AD6190 está diseñado específicamente para interactuar con el kit Zilog, pero también puede funcionar de forma independiente como la sección de RF de un teléfono inalámbrico o un radiomódem de espectro extendido.
AMD propuso en 1998 un kit similar para construir un teléfono inalámbrico de 900 MHz. Teniendo en cuenta los requisitos de los clientes de equipos de uso final, AMD ha desarrollado un kit que, con un conjunto mínimo de chips, proporciona una gran flexibilidad de diseño. El kit consta de un transceptor de espectro ensanchado DSSS At79 C440 y un transceptor de radiofrecuencia At79 RF440.
El controlador At79S440 es un microcircuito de alta tecnología que admite el protocolo telefónico y realiza el formateo de datos, el procesamiento de sonido y el control del transceptor de radiofrecuencia. Su núcleo es un microcontrolador de 8 bits compatible con la familia 8051. Además, el controlador tiene una serie de funciones de servicio que se han vuelto bastante familiares para los equipos modernos: indicación de batería baja, capacidad de cambiar a modos de bajo consumo y otras. .
Am79RF440 combina todas las funciones necesarias para recibir y transmitir señales en el rango 902-928 MHz, utilizando GMSK (modulación de frecuencia gaussiana) como modulación.
La producción en serie del kit estaba prevista para agosto de 1998. El coste de At79S440 y Am79RF440 (por 100 mil piezas) es de 5,95 y 3,95 dólares. respectivamente.
Dispositivos de baja velocidad para telemetría de alarmas de seguridad
Micron comunicaciones, Inc. ofrece el chip MSEM256X105G diseñado para sistemas de acceso remoto. El chip está alojado en un paquete SOIC de 20 pines y es un transceptor completo basado en tecnología DSSS.
El principio de su funcionamiento es interesante: la señal del transmisor se emite a una frecuencia de 2,44175 GHz (se utiliza modulación de amplitud de pulso (ASK)) y la entrada del receptor recibe una señal a una segunda frecuencia portadora de 596,1 kHz, modulada por pulso diferencial. Modulación de fase (DPSK). La longitud del código no cambia y es de 31 chips. Con una tensión de alimentación de 3 o 5 V, el consumo medio de corriente es de sólo 5 mA. El alcance de dicho transceptor es pequeño: 15 pies, la sensibilidad del dispositivo receptor es de 17 dBm y la potencia del transmisor no está especificada. La velocidad máxima de información es de 189,3 kbit/s.
El dispositivo está diseñado específicamente para identificar objetos en movimiento, por ejemplo, cuando cualquier vehículo pasa por un puesto de control. Además del microcircuito, el fabricante ofrece una estación base, una microantena y su propio protocolo de interacción física, Micro Stamp Engine™, y garantiza al menos 4 mil millones de unidades de usuario de un sistema independiente.
Otro método de espectro distribuido, el salto de frecuencia, es la base de un chip de la empresa noruega Gran Jansen AS. El chip GJRF400 es también un transceptor completamente completo que realiza todo el procesamiento digital de símbolos de datos, convirtiéndolos en una señal similar a ruido y luego en una señal de RF en el rango de 300-500 MHz. El tipo de modulación utilizado es FSK.
El microcircuito tiene una potencia de salida del transmisor de 5 mW, una sensibilidad del receptor de 110 dBm, una velocidad máxima de información de 19200 bps; con una tensión de alimentación de 3 V, el consumo de corriente es de unos 40 mA. Se produce en un encapsulado TQFP de 44 pines y puede funcionar en un rango de temperatura de -40 a + 85°C. El GJRF400 cuesta aproximadamente $13. (por 100 piezas).
El microcircuito es aplicable en redes locales inalámbricas, dispositivos de acceso remoto, sistemas de alarma y seguridad de instalaciones.
Conclusión
Además de los descritos anteriormente, los chips para la tecnología Spread Spectrum son producidos por las siguientes empresas: Alfa Inc., The American Microsystems Inc., Atmel, Axxon, Cylink, Diablo Research Corporation, Digital Ocean, FreeWave Technologies, Intellon, Motorola, OKI. Semiconductor, Proxim, Pulse Engineering, Rockwell WCD, Eucent Technologies, Texas Instruments, Mitsubishi, Samsung, Sony y otros.
De las empresas que producen microcircuitos para la parte de radiofrecuencia, las más famosas son Hewlett Packard, Motorola, Philips, RF Micro Devices, TriQuint Semiconductor y otras.
Cabe señalar que la tendencia entre los fabricantes de este tipo de microcircuitos es integrar cada vez más componentes en un solo chip. Sin embargo, la tecnología moderna todavía permite combinar en un solo chip solo los sistemas más simples con un conjunto limitado de funciones, baja velocidad, etc. La cuestión se complica por el hecho de que los componentes armónicos de la señal que surgen durante el procesamiento digital a menudo no se llevan bien con la parte de radiofrecuencia, que también tiene sus problemas debido a los requisitos de frecuencia del espectro actual. Pero aún así, en un futuro próximo deberíamos esperar la aparición no de conjuntos de chips, sino de microcircuitos individuales que realizan las funciones descritas a las velocidades requeridas por los estándares modernos.