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ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA Chipsets para construção de dispositivos Spread Spectrum. Data de referência
Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / Materiais de referência Os sistemas de transmissão de dados em banda larga, ou Spread Spectrum, produzidos por várias empresas estrangeiras diferem entre si principalmente no método e velocidade de transmissão de dados, tipo de modulação, alcance de transmissão, capacidades de serviço e assim por diante. O autor analisa chipsets para Spread Spectrum dependendo de sua aplicação. Abreviaturas usadas ASK - modulação de amplitude de pulso BPSK - modulação de fase CDMA - acesso múltiplo por divisão de código DPSK - Modulação de Fase de Pulso Diferencial DSP - processador de sinal digital DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum) - sinais de banda larga obtidos pelo método de sequência direta FHSS (Frequency Hopping Spread Spectrum) - um método de salto de frequência (na literatura especializada nacional às vezes é chamado de FRFC - ajuste pseudo-aleatório da frequência operacional) FSK (Frequency Shift Keying) - chaveamento de mudança de frequência GMSK - Modulação de frequência gaussiana MBOK - Modulação bi-ortogonal M-ária QPSK - modulação de fase em quadratura RSSI (Received Signal Strength Indication) - indicação do nível do sinal recebido SOIC,TQFP - tipos de pacotes de montagem em superfície Mais de 20 empresas estão envolvidas no desenvolvimento e fabricação de chipsets (Chipset) para dispositivos Spread Spectrum. A gama de aplicação dos chipsets é bastante ampla. Dependendo disso, os dispositivos Spread Spectrum podem ser divididos muito condicionalmente em três categorias: • modems de rádio para construção de redes locais sem fio; • radiotelefones de escritório (tubos de rádio); • vários dispositivos de baixa velocidade para telemetria, alarmes contra roubo, etc. Sistemas de divisão de código CDMA e sistemas de posicionamento global GPS devem ser adicionados a esta classificação, mas a consideração de sua base de elementos está além do escopo desta revisão. Ao descrever os conjuntos de microcircuitos utilizados, os autores não pretendem ser uma revisão completa, pois os fabricantes do equipamento final, por motivos óbvios, não divulgam os componentes utilizados em seus dispositivos. As informações de alguns fabricantes de chips são de difícil acesso mesmo agora, na era da Internet. Chipsets para construir modems de rádio Vamos começar a análise com o chip STEL-2000A, desenvolvido pela Stanford Telecom e agora licenciado pela Zilog sob o nome comercial Z87200. O chip é um transceptor de espectro de dispersão programável usando sequências diretas. O Z87200 suporta comprimentos de código semelhantes a ruído de 2 a 64 chips por bit em uma ampla faixa de taxas de dados e parâmetros de espectro de dispersão. A velocidade máxima do transceptor é de 2 Mbps. O Z87200 está disponível em duas versões (25 MHz e 40 MHz) e realiza todo o processamento digital necessário para codificar e distribuir os dados transmitidos e recebê-los e decodificá-los. Este transceptor usa modulações BPSK e QPSK codificadas diferencialmente como modulação, além disso, a seção receptora pode trabalhar com pi / 4 QPSK codificado diferencialmente. O Z87200 é usado em alguns modems Aironet Wireless Communications. Além disso, a Zilog fez parceria com a Utilicom Inc., que produz seções de RF compatíveis com o Z87200. O custo do Z87200 na Rússia é de aproximadamente US$ 25. O kit de tecnologia FHSS é oferecido pela Mitel. O início do desenvolvimento da ideologia do kit e suas primeiras amostras pertencem às conquistas da GEC Plessey Semiconductors, que foi posteriormente adquirida pela Mitel. A Mitel realizou o desenvolvimento do projeto de forma independente. O novo conjunto de chips consiste em três dispositivos: • WL102B - controlador tipo ruído; • WL600C - chip RF; • WL800 - sintetizador de frequência. Esses chips pertencem à terceira geração da família DE6000 de semicondutores GEC Plessey e são chamados coletivamente de DE6038. O conjunto inteiro está atualmente disponível por menos de US $ 25. (para 1000 peças). Vamos dar uma olhada neste kit. WL102B - CMOS Microcontrolador ShPS com arquitetura interna 8051 e memória flash externa, que realiza todo o procedimento de conversão dos símbolos de informação da interface PCMCIA em sinal de salto de frequência. A velocidade máxima de informação é de 2 Mbit/s. O WL600C é um transceptor RF de 2,4-2,5 GHz operando em 2,7-3,6 V. Inclui um amplificador de baixo ruído, um mixer com filtragem de componentes espectrais indesejados, um amplificador limitador IF, um demodulador de quadratura, um amplificador de potência com circuito de controle, circuito RSSI no receptor. A modulação FSK de dois níveis é usada. O WL800 é um sintetizador de frequência de baixa potência operando em 2,7-3,6 V com uma frequência máxima de 2,5 GHz e programável através de um barramento clássico de 3 fios. Os recursos incluem um circuito integrado de supressão de modulação espúria. Um kit Spread Spectrum mais rápido com o nome comercial PRISMTM é oferecido pela Harris Semiconductor. O kit consiste em um processador de banda larga HFA3860, um modulador-demodulador de quadratura HFA3724, um sintetizador de dupla frequência HFA3524, uma unidade misturadora de receptor e transmissor HFA3624, um amplificador de baixo ruído HFA3424 e um interruptor de antena com um amplificador de potência final para o HFA3925. transmissor. O kit é interessante porque a Harris Semiconductor oferece as duas partes do projeto – tanto o processador quanto a radiofrequência. A propósito, a empresa produz uma variedade de microcircuitos de radiofrequência, o que permite escolher as soluções mais adequadas dependendo da sua aplicação. O processador de banda larga habilitado para DSSS HFA3860 contém todos os recursos necessários para operação full-duplex e half-duplex a 11 Mbps. O processador NPS inclui dois ADCs /abreviação expandida/ para entradas analógicas I e Q. O tipo de modulação utilizada é BPSK diferencial e QPSK, além de MBOK. Uma característica especial do processador é a função de monitorar o nível do sinal de entrada (através do circuito RSSI), que permite determinar com mais precisão a presença de um sinal útil, evitar conflitos e, assim, melhorar o desempenho da rede como um todo. O processador está disponível em um pacote TQFP de 48 pinos e é capaz de operar em uma faixa de temperatura de -45 a +850 C. Os restantes microcircuitos do conjunto são construídos de forma clássica e não necessitam de uma descrição detalhada. Kits para construir radiotelefones de escritório A Zilog oferece dois microcircuitos para o radiotelefone Spread Spectrum: Z87000 - controlador, Z87010 - codificador/decodificador de áudio. O Z87000 é um transceptor/controlador de salto de frequência projetado especificamente para telefones sem fio de 900 MHz. O Z87000 contém um processador de sinal digital (DSP) de 16 bits e um controlador para controlar a seção de RF. Este transceptor usa modulação FSK e modos de transmissão e recepção por divisão de tempo. O transceptor é produzido em duas versões, projetadas para uso na faixa de temperatura de -20 a +700C: • Z87000 - com tensão de alimentação 5 V; • Z87L00 - com tensão de alimentação de 3 V. O Z87010 é um DSP de 16 bits projetado para codificar voz em um sinal digital e depois transferi-lo para o processador Z87000, além de reverter a conversão do sinal digital proveniente do Z87000. Um radiotelefone acabado, tanto um aparelho portátil quanto uma estação base, deve consistir em três partes: o Z87000 e o Z87010 já descritos acima e a seção de RF de 900 MHz. Este último surgiu como resultado da estreita cooperação entre a Zilog e a Analog Devices na forma de um transceptor AD6190 de chip único. Contém todos os componentes necessários, nomeadamente: - amplificador de baixo ruído; - misturador receptor; - misturador transmissor; - pré-amplificador de potência do transmissor; - VCO; - divisor de frequência; - Amplificador limitador com circuito RSSI; - Regulador de voltagem. O transceptor AD6190 foi projetado especificamente para fazer interface com um kit Zilog, mas também pode operar independentemente como a seção de RF de um telefone sem fio ou rádio Spread Spectrum. Um kit semelhante para construir um telefone sem fio na faixa de 900 MHz foi proposto em 1998 pela AMD. Considerando as exigências dos clientes do equipamento final, a AMD desenvolveu um kit que, com um chipset mínimo, possui grande flexibilidade de design. O kit consiste em um transceptor de espectro espalhado DSSS Am79C440 e um transceptor RF Am79RF440. O controlador Am79C440 é um microcircuito de alta tecnologia que suporta o protocolo telefônico e realiza formatação de dados, processamento de som e controle de transceptor de RF. Seu núcleo é um microcontrolador de 8 bits compatível com a família 8051. Além disso, o controlador possui uma série de funções de serviço que se tornaram bastante familiares aos equipamentos modernos: indicação de bateria fraca, capacidade de alternar para modos de baixo consumo de energia e outros . Am79RF440 combina todas as funções necessárias para receber e transmitir sinais na faixa de 902-928 MHz, utilizando GMSK - modulação de frequência gaussiana - como modulação. A produção em série do kit estava prevista para agosto de 1998. O custo do Am79C440 e do Am79RF440 (para 100 mil peças) é de 5,95 e 3,95 dólares. respectivamente. Dispositivos de baixa velocidade para telemetria, alarmes contra roubo Micron Comunicações, Inc. oferece o chip MSEM256X105G projetado para sistemas de acesso remoto. O chip está alojado em um pacote SOIC de 20 pinos e é um transceptor completo baseado na tecnologia DSSS. O princípio de seu funcionamento é interessante: o sinal do transmissor é emitido na frequência de 2,44175 GHz (é utilizada modulação de amplitude de pulso - ASK), e a entrada do receptor recebe um sinal em uma segunda frequência portadora de 596,1 kHz, modulada por fase de pulso diferencial modulação (DPSK). O comprimento do código permanece inalterado e é de 31 chips. Com uma tensão de alimentação de 3 ou 5 V, o consumo médio de corrente é de apenas 5 mA. O alcance desse transceptor é pequeno - 15 pés, a sensibilidade do dispositivo receptor é de 17 dBm e a potência do transmissor não é especificada. A velocidade máxima de informação é de 189,3 kbit/s. O dispositivo foi projetado especificamente para identificar objetos em movimento, por exemplo, quando qualquer veículo passa por um posto de controle. Junto com o microcircuito, o fabricante oferece uma estação base, uma microantena, além de seu próprio protocolo de interação física - MicroStamp EngineTM, e garante pelo menos 4 bilhões de unidades de usuário de um sistema separado. Outro método de espectro distribuído - Frequency Hopping - é baseado em um microcircuito da empresa norueguesa Gran Jansen AS. O chip GJRF400 também é um transceptor totalmente completo que realiza todo o processamento digital dos símbolos de dados, convertendo-os em um sinal semelhante a ruído e depois em um sinal de RF na faixa de 300-500 MHz. O tipo de modulação utilizado é FSK. O microcircuito possui potência de saída do transmissor de 5 mW, sensibilidade do receptor de 110 dBm, velocidade máxima de informação de 19 bps e com tensão de alimentação de 200 V, o consumo de corrente é de cerca de 3 mA. É produzido em um pacote TQFP de 40 pinos e pode operar na faixa de temperatura de -44 a + 40C. O GJRF850 custa aproximadamente US$ 400. (para 13 peças). O microcircuito é aplicável em redes locais sem fio, dispositivos de acesso remoto, sistemas de alarme e segurança. Conclusão Além do acima, os chips para a tecnologia Spread Spectrum são produzidos pelas seguintes 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, Lucent Technologies, Texas Instruments, Mitsubishi, Samsung, Sony e outros. Das empresas produtoras de microcircuitos para a parte de radiofrequência, as mais famosas são Hewlett Packard, Motorola, Philips, RF Micro Devices, TriQuint Semiconductor e outras. Deve-se notar que a tendência dos fabricantes de tais microcircuitos é para uma maior integração de componentes compostos em um único chip. No entanto, a tecnologia moderna até agora permite que apenas os sistemas mais simples com um conjunto limitado de funções, baixa velocidade, etc. sejam combinados em um único chip. A questão é complicada pelo fato de que os componentes harmônicos do sinal que surgem durante o processamento digital muitas vezes não se dão bem com a parte de radiofrequência, que, com os requisitos de frequência do espectro de hoje, também tem problemas suficientes. Mas ainda assim, em um futuro próximo, devemos esperar o aparecimento não de conjuntos de chips, mas de microcircuitos individuais que executam as funções descritas com as velocidades exigidas pelos padrões modernos. Literatura
Autor: Malygin Ivan Vladimirovich; Publicação: library.espec.ws
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