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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Conjuntos de chips para construir dispositivos de espectro extendido. Dato de referencia
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Referencias Los sistemas de transmisión de datos de banda ancha, o Spread Spectrum, producidos por varias empresas extranjeras se diferencian entre sí principalmente en el método y la velocidad de transmisión de datos, el tipo de modulación, el alcance de transmisión, las capacidades del servicio, etc. El autor revisa los conjuntos de chips para Spread Spectrum según su aplicación. Abreviaturas utilizadas ASK - modulación de amplitud de pulso BPSK - modulación de fase CDMA - acceso múltiple por división de código DPSK - Modulación de fase de pulso diferencial DSP - procesador de señal digital DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum) - señales de banda ancha obtenidas por el método de secuencia directa FHSS (Frequency Hopping Spread Spectrum): el método de saltos de frecuencia (en la literatura especializada nacional a veces se le llama FRFC - sintonización pseudoaleatoria de la frecuencia operativa) FSK (Modificación por desplazamiento de frecuencia) - modulación por desplazamiento de frecuencia GMSK - Modulación de frecuencia gaussiana MBOK - Modulación bi-ortogonal M-aria QPSK - modulación de fase en cuadratura RSSI (indicación de intensidad de la señal recibida) - indicación del nivel de la señal recibida SOIC, TQFP: tipos de paquetes de montaje en superficie Más de 20 empresas están involucradas en el desarrollo y fabricación de chipsets (Chipset) para dispositivos Spread Spectrum. El rango de aplicación de los conjuntos de chips es bastante amplio. Dependiendo de esto, los dispositivos de espectro ensanchado se pueden dividir de manera muy condicional en tres categorías: • módems de radio para construir redes locales inalámbricas; • radioteléfonos de oficina (tubos de radio); • varios dispositivos de baja velocidad para telemetría, alarmas antirrobo, etc. Los sistemas de división de código CDMA y los sistemas de posicionamiento global GPS deben agregarse a esta clasificación, pero la consideración de su base de elementos está más allá 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 los equipos finales, por razones obvias, no publicitan los componentes utilizados en sus dispositivos. La información de algunos fabricantes de chips es difícil de acceder incluso ahora, en la era de Internet. Conjuntos de chips para construir módems de radio Comencemos la revisión con el chip STEL-2000A, desarrollado por Stanford Telecom y ahora autorizado 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 al 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 Mbps. El Z87200 está disponible en dos versiones (25 MHz y 40 MHz) y realiza todo el procesamiento digital necesario para codificar y distribuir datos transmitidos y recibirlos y decodificarlos. Este transceptor utiliza modulaciones BPSK y QPSK codificadas diferencialmente como modulación, además, la sección del receptor puede trabajar con pi/4 QPSK codificadas diferencialmente. El Z87200 se utiliza en algunos módems de comunicaciones inalámbricas Aironet. Además, Zilog se asoció con Utilicom Inc., que produce secciones de RF que son compatibles con el Z87200. El costo del Z87200 en Rusia es de aproximadamente $25. Mitel ofrece el kit de tecnología FHSS. El comienzo del desarrollo de la ideología del kit y sus primeras muestras pertenecen a los logros de GEC Plessey Semiconductors, que posteriormente fue adquirida por Mitel. Mitel llevó a cabo un mayor desarrollo del proyecto de forma independiente. El nuevo conjunto de chips consta de tres dispositivos: • WL102B - controlador similar al ruido; • WL600C - chip RF; • WL800 - sintetizador de frecuencia. Estos chips pertenecen a la tercera generación de la familia DE6000 de GEC Plessey Semiconductors y se denominan colectivamente DE6038. El conjunto completo está actualmente disponible por menos de $25. (para 1000 piezas). Echemos un vistazo más de cerca a este kit. WL102B-CMOS Microcontrolador ShPS 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 de frecuencia. La velocidad máxima de información es de 2 Mbit/s. WL600C es un transceptor de RF 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 FI, un demodulador de cuadratura, 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 2,7-3,6 V con una frecuencia máxima de 2,5 GHz y programable a través de un bus clásico de 3 hilos. Las características incluyen un circuito de supresión de modulación espuria incorporado. Harris Semiconductor ofrece un kit Spread Spectrum más rápido con el nombre comercial PRISMTM. El kit 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 y half-duplex a 11 Mbps. El procesador NPS incluye dos ADC /abreviatura ampliada/ para entradas analógicas I 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 +850 C. Los microcircuitos restantes del conjunto se construyen 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 modos de recepción-transmisión de modulación FSK y división de tiempo. El transceptor se produce en dos versiones, diseñadas para su uso en el rango de temperatura de -20 a +700C: • Z87000 - con tensión de alimentación de 5 V; • Z87L00 - con tensión de alimentación de 3 V. El Z87010 es un DSP de 16 bits diseñado para codificar la voz en una señal digital y luego transferirla al procesador Z87000, así como para convertir la señal digital proveniente del Z87000. Un radioteléfono terminado, tanto un dispositivo portátil como una estación base, debe constar de tres partes: el Z87000 y el Z87010 ya descritos anteriormente y la sección de RF de 900 MHz. Este último apareció como resultado de una estrecha cooperación entre Zilog y Analog Devices en forma de un transceptor AD6190 de un solo chip. Contiene todos los componentes necesarios, a saber: - Amplificador de bajo ruido; - mezclador receptor; - mezclador transmisor; - preamplificador de potencia del transmisor; - VCO; - divisor de frecuencia; - Amplificador limitador con circuito RSSI; - Regulador de voltaje. El transceptor AD6190 está diseñado específicamente para interactuar con un kit Zilog, pero también puede funcionar de forma independiente como la sección de RF de un teléfono inalámbrico o una radio de espectro extendido. AMD propuso en 900 un kit similar para construir un teléfono inalámbrico en el rango de 1998 MHz. Teniendo en cuenta los requisitos de los clientes del equipo final, AMD ha desarrollado un kit que, con un chipset mínimo, tiene una gran flexibilidad de diseño. El kit consta de un transceptor de espectro ensanchado DSSS Am79C440 y un transceptor de RF Am79RF440. El controlador Am79C440 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 RF. 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, la capacidad de cambiar a modos de bajo consumo de energía y otros . Am79RF440 combina todas las funciones necesarias para recibir y transmitir señales en el rango de 902-928 MHz, utilizando GMSK (modulación de frecuencia gaussiana) como modulación. La producción en serie del kit estaba programada para agosto de 1998. El costo de Am79C440 y Am79RF440 (por 100 mil piezas) es de 5,95 y 3,95 dólares. respectivamente. Dispositivos de baja velocidad para telemetría, alarmas antirrobo 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 fase de pulso diferencial. Modulación (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. Junto con el microcircuito, el fabricante ofrece una estación base, una microantena y su propio protocolo de interacción física, MicroStamp EngineTM, 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 microcircuito de la empresa noruega Gran Jansen AS. El chip GJRF400 es también un transceptor 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 19 bps y con una tensión de alimentación de 200 V, el consumo de corriente es de aproximadamente 3 mA. Se produce en un encapsulado TQFP de 40 pines y puede funcionar en un rango de temperatura de -44 a + 40 °C. El GJRF850 cuesta aproximadamente $400. (por 13 piezas). El microcircuito es aplicable en redes locales inalámbricas, dispositivos de acceso remoto, sistemas de alarma y seguridad. Conclusión Además de lo anterior, las siguientes empresas producen chips para la tecnología Spread Spectrum: 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, Lucent 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 de los fabricantes de tales microcircuitos es hacia una mayor integración de componentes compuestos en un solo chip. Sin embargo, la tecnología moderna hasta ahora permite combinar en un solo chip solo los sistemas más simples con un conjunto limitado de funciones, baja velocidad, etc. El asunto se complica por el hecho de que los componentes armónicos de la señal que se producen durante el procesamiento digital a menudo no se llevan bien con la parte de radiofrecuencia, que también tiene bastantes problemas con los requisitos de frecuencia de espectro actuales. Pero aún así, en un futuro cercano, deberíamos esperar la aparición no de conjuntos de chips, sino de microcircuitos individuales que realicen las funciones descritas con las velocidades requeridas por los estándares modernos. Literatura
Autor: Malygin Ivan Vladimirovich; Publicación: biblioteca.espec.ws
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