Bách khoa toàn thư về điện tử vô tuyến và kỹ thuật điện / Liên lạc vô tuyến dân dụng

 Bình luận bài viết

Truyền dữ liệu qua khoảng cách ngắn qua sóng vô tuyến ngày càng trở nên phổ biến trong cuộc sống hàng ngày. “Phím vô tuyến” để báo động ô tô và điều khiển từ xa các đồ vật khác nhau đã trở nên phổ biến, “chuột vô tuyến” và “bàn phím vô tuyến” của máy tính đang trở nên phổ biến, v.v. Đã đến lúc kết nối không dây các máy tính vào mạng. Bài viết này sẽ giới thiệu cho độc giả những vi mạch chuyên dụng được thiết kế để giải quyết những vấn đề như vậy.

Cho đến gần đây, tất cả những ai lần đầu tiên nhìn thấy mặt “mặt sau” của đơn vị hệ thống của một máy tính đang hoạt động đều ngạc nhiên trước mạng lưới dây và cáp gắn vào nó, dẫn đến một số lượng đáng kể các thiết bị tương tác với máy tính. Việc giới thiệu bus USB bỏ qua tất cả các thiết bị nối tiếp giúp đơn giản hóa mạng cáp, nhưng không giải quyết được hoàn toàn vấn đề.

Nỗ lực sử dụng bức xạ hồng ngoại để liên lạc giữa máy tính và thiết bị ngoại vi của nó không thành công lắm, vì cần có khả năng hiển thị trực tiếp giữa nguồn và máy thu tia hồng ngoại, đồng thời phạm vi liên lạc đáng tin cậy thực tế không vượt quá hai mét. Ngoài ra, các nhà sản xuất thiết bị cạnh tranh vẫn chưa phát triển được giao thức trao đổi dữ liệu thống nhất. Do đó, sự hiện diện của bộ chuyển đổi IrDA trong máy tính của bạn không đảm bảo khả năng giao tiếp với bất kỳ thiết bị nào được trang bị IrDA.

Gần đây, ý tưởng tổ chức liên lạc “tầm ngắn” giữa các máy tính đặt trong cùng phòng hoặc liền kề và các thiết bị tương tác với chúng (máy in, máy quét, modem, v.v.) thông qua kênh vô tuyến ngày càng được phát triển. Tuy nhiên, bất chấp sự đơn giản và rõ ràng rõ ràng của phương pháp này, vẫn có rất nhiều khó khăn trong quá trình thực hiện nên vấn đề vẫn chưa thể được coi là giải quyết được. Ít nhất, mục tiêu mà một số nhà phát triển tuyên bố “thêm một con chip vào mỗi máy tính và thiết bị ngoại vi - và thế là xong” vẫn còn rất xa.

Tuy nhiên, “quá trình đã bắt đầu.” Những nỗ lực đang được thực hiện để phát triển các công nghệ và giao thức thống nhất cho truyền thông vô tuyến máy tính “cục bộ”. Nổi tiếng nhất trong số đó là Bluetooth, IEEE 802.11, UWB và Nome RF cạnh tranh với nhau. Người chiến thắng sẽ được xác định bằng cách đánh giá trên thực tế những ưu điểm và nhược điểm đã nêu của các công nghệ được đề xuất trong thời gian sắp tới. Trong khi đó, các nhà sản xuất nút cần thiết để liên lạc bằng cách sử dụng bất kỳ giao thức nào - vi mạch của bộ thu phát vi sóng (bộ thu phát) - tập trung vào một trong các giao thức, tuy nhiên lại đặt ra khả năng sử dụng các giao thức khác. Trong bài viết này chúng ta sẽ nói về một số loại chip này.

Công ty BlueChip Communications AS của Na Uy sản xuất các vi mạch thu phát vô tuyến chip đơn ВСС418 và ВСС918, được đặc trưng bởi mức tiêu thụ năng lượng vi mô, khả năng hoạt động trong phạm vi nhiệt độ rộng (từ -40 đến +85 ° C) và chủ yếu nhằm mục đích trao đổi dữ liệu số trong các mạng vô tuyến ở dải tần 400 và 900 MHz. Ứng dụng chính của các bộ thu phát này là cảm biến từ xa được sử dụng trong công nghiệp, hệ thống an ninh và y học. Ngoài ra, chúng có thể được sử dụng trong các hệ thống giám sát môi trường, mạng vô tuyến máy tính tốc độ thấp, đầu đọc mã vạch từ xa, phân trang hai chiều, v.v.

Các vi mạch có cấu trúc và thông số bên trong tương tự nhau, được sản xuất trong các gói nhựa TQFP-44 (kích thước 12x12 mm) với cách sắp xếp sơ đồ chân bốn mặt và chỉ khác ở chỗ VSS418 có phạm vi 300..600 MHz và VSS918 - 700 ..1100 MHz.

Tần số hoạt động và các chế độ hoạt động khác của vi mạch thu phát được thiết lập bằng lệnh 80 bit được nhập dưới dạng mã nhị phân nối tiếp vào một thanh ghi đặc biệt của vi mạch.

Để đảm bảo tính linh hoạt trong việc sử dụng các vi mạch này, có thể lập trình tám mức công suất đầu ra của máy phát (khoảng - 3 dB, mức tối đa - 10 mW), hai giá trị khuếch đại (đối với VSS418) hoặc bốn (đối với VSS918) của các giai đoạn đầu vào của máy thu (cho phép bạn giảm độ nhạy xuống 25 ..33 dB), cũng như bốn băng thông bộ lọc thông thấp (10, 30, 60 hoặc 200 kHz).

Các tính năng thiết kế khác của các bộ thu phát này bao gồm việc sử dụng phương pháp chuyển đổi tần số trực tiếp trong máy thu, sự hiện diện của bộ tổng hợp tần số hai kênh với vòng PLL bên ngoài, cung cấp lưới tần số rất dày đặc (hàng trăm hertz), đầu ra của máy dò khóa LockDet. và mức tín hiệu RSSI nhận được, cũng như bộ thu bộ lọc thông thấp hình elip bảy cực có thể điều chỉnh được tích hợp sẵn.

Để truyền thông tin, khóa dịch tần số sóng mang (FSK) được sử dụng với độ lệch được chọn phù hợp với tốc độ truyền/nhận dữ liệu được yêu cầu. Tốc độ truyền tối đa được hỗ trợ bởi chip thu phát BCC là 128 kBaud. Đối với tốc độ từ 9,6 kBaud trở xuống, độ lệch khuyến nghị là ±25 kHz. Với độ nhạy máy thu -105 dBm và ăng-ten đa hướng, điều này đảm bảo phạm vi liên lạc trong không gian mở lên tới 700 m. Điện áp cung cấp định mức là 3 V. Mức tiêu thụ hiện tại ở chế độ truyền không quá 50 mA, ở chế độ thu - 8 mA, ở chế độ chờ - ít hơn 2 µA.

Bộ tạo dao động chính của máy phát và bộ tạo dao động cục bộ của máy thu là bộ tổng hợp tần số bao gồm bộ tạo dao động điều khiển bằng điện áp (VCO), hai bộ chia tần số có thể lập trình và một vòng PLL (PLL). Để ổn định tần số tổng hợp, nên sử dụng bộ cộng hưởng thạch anh chất lượng cao với tần số 10 MHz.

Trong chip thu phát BCC, tùy thuộc vào tốc độ truyền dữ liệu được yêu cầu, có thể sử dụng một trong bốn cách để điều khiển tần số máy phát - bằng cách thay đổi hệ số phân chia của một trong các bộ đếm tổng hợp, chuyển đổi giữa hai bộ chia tần số được lập trình, điều chế ( kéo) tần số của bộ cộng hưởng thạch anh tham chiếu hoặc điều chế VCO trực tiếp.

Phần thu được làm theo mạch chuyển đổi tần số trực tiếp và chứa đầu dò tần số kỹ thuật số. Việc giải điều chế được thực hiện bằng cách so sánh các pha của tín hiệu thu được trong các kênh Q cùng pha I và cầu phương. Nếu ở kênh I nó tụt lại sau Q thì tần số tín hiệu cao hơn tần số dao động cục bộ, nếu đi trước thì tần số tín hiệu thấp hơn. Theo quy luật, cái gọi là “jitter” (jitter biên) của dữ liệu nhận được vốn có trong các mạch như vậy không tạo ra bất kỳ vấn đề nào khi nhận dữ liệu số, nhưng cường độ của nó phải được tính đến trong trường hợp thời điểm xảy ra sự xuất hiện của cạnh tín hiệu là quan trọng. Nhiễu pha giảm khi độ lệch tần số tăng ΔF, trong khi giá trị cực đại của nó không vượt quá 1/(4ΔF).

Hệ thống PLL điều chỉnh bộ dao động cục bộ theo tần số trung bình của tín hiệu, do đó, để tránh lỗi, chuỗi mã được truyền phải chứa số lượng số 4 và số logic bằng nhau. Yêu cầu này, phổ biến đối với các hệ thống truyền thông kỹ thuật số, phải được tính đến khi chọn phương pháp mã hóa dữ liệu được truyền. BlueChip Communications khuyến nghị sử dụng mã khối Manchester hoặc XNUMXBXNUMXB cho mục đích này.

Để kiểm soát hoạt động của PLL trong bộ thu phát BCC, có thể sử dụng đầu ra LockDet được thiết kế đặc biệt - một bộ phát hiện khóa.

Điện áp không đổi ở đầu ra RSSI tỷ lệ thuận với logarit của công suất tín hiệu ở đầu vào máy thu và sự phụ thuộc này được duy trì trong dải động khoảng 70 dB.

Sơ đồ kết nối điển hình cho vi mạch BCC418 được hiển thị trong Hình 1. 1. Varicap D1 và môi trường xung quanh nó - các phần tử VCO và PLL. Bộ cộng hưởng thạch anh ZQ1, như đã đề cập, đặt tần số tham chiếu. Cuộn cảm và hầu hết các tụ điện ở phía bên phải của sơ đồ được đưa vào mạch vi sóng để khớp đầu vào và đầu ra của bộ thu phát với ăng-ten WA15. Mạch R3D3L2DXNUMX dùng để kết nối anten với đầu vào máy thu hoặc đầu ra máy phát của chip thu phát.

(bấm vào để phóng to)

Dựa trên các vi mạch BCC418 và BCC918, các mô-đun vi sóng RFB433, RFB868 và RFB915 được sản xuất, chế tạo theo các sơ đồ tương tự như các sơ đồ đã thảo luận ở trên (Hình 1). Chúng có kích thước khoảng 25x25x3 mm và các đầu cuối phù hợp để lắp trên bề mặt. Các mô-đun được tối ưu hóa (do nhà sản xuất đặt) cho tốc độ truyền 19,2 kBaud và hoạt động tương ứng ở các băng tần ISM 433,4...434,4 MHz, 868,8...869 MHz và 903...927 MHz, trong khi chúng có thể hoạt động ở dải tần rộng hơn. Một ăng-ten phù hợp (có trở kháng trung chuyển 50...100 Ohms) có thể được kết nối trực tiếp với các mô-đun mà không cần thêm phần tử vi sóng. ISM viết tắt thường biểu thị các phạm vi được thiết kế để hoạt động dựa trên bức xạ từ thiết bị cho mục đích công nghiệp (Công nghiệp), khoa học (Khoa học) và y tế (Y tế). Ở Châu Âu và Hoa Kỳ, không cần giấy phép để hoạt động ở các băng tần này.

BlueChip Communications cung cấp bảng đánh giá dành cho nhà phát triển phần cứng (Bộ công cụ đánh giá, bộ 2 miếng) chứa mô-đun vi sóng, ăng-ten mạch in và bộ vi điều khiển PIC16LC63A. Sử dụng phần mềm đi kèm bo mạch, bạn có thể tổ chức truyền dữ liệu hai chiều giữa hai máy tính ở khoảng cách lên tới 300 m. Một trong những phát triển mới nhất của hãng là modem vô tuyến MOD433, được kết nối qua giao diện RS232 với cổng COM của máy tính, tới nguồn điện 6 V và tới ăng-ten phù hợp bên ngoài. Modem vô tuyến được cấu hình để có tốc độ truyền dữ liệu 9 kBaud và sử dụng mười tần số hoạt động trong dải 19,2...433,4 MHz, tự động quét ở tốc độ 434,4 ms.

Bộ thu phát băng tần ISM cũng được sản xuất bởi các công ty khác. Ví dụ: Công cụ Texas sản xuất vi mạch TRF6900 và TRF6901 trong gói PQFP-48. Cái đầu tiên trong số chúng bao phủ dải tần 850...950 MHz, cái thứ hai - 860...930 MHz. Công suất máy phát là 3 mW, hệ số nhiễu máy thu là 3,3 dB. Giao diện kỹ thuật số bên ngoài của bộ thu phát tập trung vào bộ vi điều khiển MSP430 của cùng một công ty.

Công ty Atmel Corporation của Mỹ, nổi tiếng với chip nhớ và vi điều khiển, đã không đứng ngoài cuộc . Sau khi gia nhập Hiệp hội Bluetooth (nhân tiện, cái tên này bắt nguồn từ biệt danh của Vua Harald, người cai trị Đan Mạch và Na Uy vào thế kỷ thứ 76), cô đã phát triển một số vi mạch để hỗ trợ giao thức này. Phức tạp nhất trong số đó là bộ điều khiển giao thức AT511C176. Chỉ cần nói rằng nó được sản xuất dưới dạng gói 32 chân, chứa lõi tính toán RISC 7 bit ARM256TDMI và để thực hiện tất cả các chức năng Bluetooth, nó cần có XNUMX KB RAM ngoài và cùng một lượng FLASH hoặc khả năng ổn định khác ký ức.

Để giao tiếp với máy tính, chip AT76C511 được trang bị ba giao diện khác nhau: USB, PCMCIA và bộ mô phỏng UART 16550. Trong tương lai, hãng dự kiến ​​sẽ phát hành các phiên bản đơn giản hóa, mỗi phiên bản sẽ chỉ có một giao diện.

Bộ điều khiển tổ chức liên lạc vô tuyến, “chỉ huy” mô-đun vi sóng - vi mạch T2901 của cùng một công ty. Truyền thông được thực hiện trên 79 tần số cố định trong phạm vi 2400...2500 MHz. Theo giao thức Bluetooth, tần số hoạt động thay đổi đột ngột cứ sau 625 μs và quy luật thay đổi được những người đăng ký đã thiết lập kết nối biết nhưng những người khác không thể đoán trước được. Kết quả là hai hoặc nhiều kênh liên lạc hoạt động đồng thời trên cùng một dải tần sẽ không gây nhiễu lẫn nhau. Các lỗi hiếm gặp do sự trùng hợp ngẫu nhiên trong thời gian ngắn của tần số máy phát sẽ nhanh chóng được loại bỏ nhờ hệ thống mã hóa dữ liệu chống nhiễu đa cấp và sửa lỗi do giao thức cung cấp. Đúng, kết quả là tốc độ trao đổi dữ liệu “thuần túy” 1 Mbit/s đã giảm khoảng 20%.

Sơ đồ kết nối điển hình cho vi mạch T2901 được hiển thị trong Hình 2. Trong hình 4,7, vô số tụ điện chặn 1 pF được kết nối với tất cả các chân nguồn và chân điều khiển không được hiển thị. Tín hiệu tần số tham chiếu được cung cấp cho chân 1 (CLK). Có thể lập trình chọn một trong bốn giá trị có thể. Công suất máy phát - 160 mW. Thông tin được truyền bằng cách khóa dịch tần số sóng mang với độ lệch danh nghĩa là ±1 kHz. Tín hiệu điều chế có thể được lọc trước bằng bộ lọc thông thấp Gaussian tích hợp. Bộ lọc này được bật tắt bằng công tắc SWXNUMX.

(bấm vào để phóng to)

Máy thu trong trường hợp này là một máy thu siêu âm thông thường có tần số trung gian là 111 MHz. Con số tiếng ồn của nó là 12 dB. Tính chọn lọc được đảm bảo bởi bộ lọc SAW F1, mạch dao động với cuộn dây L2 và L3 - các phần tử của bộ khuếch đại và bộ phân biệt tần số. Transitor Q1 là một phần của bộ điều chỉnh điện áp nguồn bên trong. Dòng điện mà vi mạch tiêu thụ gần như không phụ thuộc vào chế độ thu/truyền, lên tới khoảng 60 mA và chỉ ở chế độ chờ, nó mới giảm xuống hàng chục microamp.

Một tính năng thú vị của thiết kế vi mạch T2901 là tín hiệu máy phát được tạo ra ở tần số kép (4800...5000 MHz), được chia thành hai trước khi gửi đến đầu ra. Bộ giải điều chế máy thu cũng hoạt động ở tần số bằng một nửa tần số trung gian - 55,5 MHz.

Để tăng công suất đầu ra và độ nhạy của bộ thu phát T2901, Atmel cung cấp các vi mạch bổ sung cho bộ khuếch đại công suất vi sóng (T7023) và bộ khuếch đại tương tự kết hợp với đầu vào có độ ồn thấp (T7024). Tính năng của chúng là sự hiện diện của một đầu vào đặc biệt để điều chỉnh công suất đầu ra, cho phép bạn bật và tắt máy phát một cách trơn tru và đặt mức công suất tối thiểu của tín hiệu phát ra đủ để duy trì liên lạc. Các biện pháp này giảm thiểu nhiễu do các kênh liên lạc khác hoạt động trong cùng phạm vi tạo ra. Công suất đầu ra của cả hai vi mạch là 200 mW, hệ số nhiễu của vi mạch T7024 không quá 2,3 dB.

Tác giả: A. Dolgiy, Moscow

Xem các bài viết khác razdela Liên lạc vô tuyến dân dụng.

Đọc và viết hữu ích bình luận về bài viết này.

<< Quay lại

<< Quay lại

Tin tức khoa học công nghệ, điện tử mới nhất:

Sự đông đặc của các chất số lượng lớn 30.04.2024

Có khá nhiều điều bí ẩn trong thế giới khoa học, và một trong số đó là hành vi kỳ lạ của vật liệu khối. Chúng có thể hoạt động như chất rắn nhưng đột nhiên biến thành chất lỏng chảy. Hiện tượng này đã thu hút sự chú ý của nhiều nhà nghiên cứu và cuối cùng chúng ta có thể đang tiến gần hơn đến việc giải đáp bí ẩn này. Hãy tưởng tượng cát trong một chiếc đồng hồ cát. Nó thường chảy tự do, nhưng trong một số trường hợp, các hạt của nó bắt đầu bị kẹt, chuyển từ chất lỏng sang chất rắn. Quá trình chuyển đổi này có ý nghĩa quan trọng đối với nhiều lĩnh vực, từ sản xuất thuốc đến xây dựng. Các nhà nghiên cứu từ Hoa Kỳ đã cố gắng mô tả hiện tượng này và tiến gần hơn đến việc hiểu nó. Trong nghiên cứu, các nhà khoa học đã tiến hành mô phỏng trong phòng thí nghiệm bằng cách sử dụng dữ liệu từ các túi hạt polystyrene. Họ phát hiện ra rằng các rung động trong các bộ này có tần số cụ thể, nghĩa là chỉ một số loại rung động nhất định mới có thể truyền qua vật liệu. Đã nhận ... >>

Máy kích thích não được cấy ghép 30.04.2024

Trong những năm gần đây, nghiên cứu khoa học trong lĩnh vực công nghệ thần kinh đã đạt được những tiến bộ to lớn, mở ra những chân trời mới cho việc điều trị các chứng rối loạn tâm thần và thần kinh khác nhau. Một trong những thành tựu quan trọng là việc tạo ra thiết bị kích thích não cấy ghép nhỏ nhất, do phòng thí nghiệm tại Đại học Rice trình bày. Được gọi là Máy trị liệu qua não có thể lập trình bằng kỹ thuật số (DOT), thiết bị cải tiến này hứa hẹn sẽ cách mạng hóa các phương pháp điều trị bằng cách mang lại nhiều quyền tự chủ và khả năng tiếp cận hơn cho bệnh nhân. Bộ cấy ghép được phát triển với sự cộng tác của Motif Neurotech và các bác sĩ lâm sàng, giới thiệu một phương pháp tiếp cận sáng tạo để kích thích não. Nó được cấp nguồn thông qua một máy phát bên ngoài sử dụng truyền năng lượng điện từ, loại bỏ nhu cầu về dây dẫn và pin lớn điển hình của các công nghệ hiện có. Điều này làm cho thủ tục ít xâm lấn hơn và mang lại nhiều cơ hội hơn để cải thiện chất lượng cuộc sống của bệnh nhân. Ngoài công dụng chữa bệnh, chống ... >>

Nhận thức về thời gian phụ thuộc vào những gì người ta đang nhìn 29.04.2024

Nghiên cứu trong lĩnh vực tâm lý học về thời gian tiếp tục làm chúng ta ngạc nhiên với kết quả của nó. Những khám phá gần đây của các nhà khoa học đến từ Đại học George Mason (Mỹ) hóa ra khá đáng chú ý: họ phát hiện ra rằng những gì chúng ta nhìn vào có thể ảnh hưởng rất lớn đến cảm nhận về thời gian của chúng ta. Trong quá trình thử nghiệm, 52 người tham gia đã thực hiện một loạt bài kiểm tra, ước tính thời lượng xem các hình ảnh khác nhau. Kết quả thật đáng ngạc nhiên: kích thước và độ chi tiết của hình ảnh có tác động đáng kể đến nhận thức về thời gian. Những khung cảnh lớn hơn, ít lộn xộn hơn tạo ra ảo giác thời gian đang chậm lại, trong khi những hình ảnh nhỏ hơn, bận rộn hơn lại tạo ra cảm giác thời gian trôi nhanh hơn. Các nhà nghiên cứu cho rằng sự lộn xộn về thị giác hoặc quá tải chi tiết có thể gây khó khăn cho việc nhận thức thế giới xung quanh chúng ta, từ đó có thể dẫn đến nhận thức về thời gian nhanh hơn. Do đó, người ta đã chứng minh rằng nhận thức của chúng ta về thời gian có liên quan mật thiết đến những gì chúng ta nhìn vào. Lớn hơn và nhỏ hơn ... >>

Tin tức ngẫu nhiên từ Kho lưu trữ Tiểu hành tinh lớn nhất 13.02.2002 Tiểu hành tinh đầu tiên, được phát hiện cách đây 200 năm và được đặt tên là Ceres, vẫn được coi là lớn nhất - đường kính của nó khoảng 1000 km. Tuy nhiên, mới đây một nhóm các nhà thiên văn học người Đức, Phần Lan và Thụy Điển sau khi phân tích nhiều hình ảnh về bầu trời đầy sao đã tìm thấy một tiểu hành tinh thậm chí còn lớn hơn. Kích thước của nó ước tính khoảng 1200-1400 km. Tiểu hành tinh, mang số hiệu tạm thời 2001KX76 (trong tương lai, nó sẽ được đặt tên trong thần thoại), nằm xa hơn một chút so với Sao Diêm Vương.

Tin tức thú vị khác:

▪ Điện thoại di động nguy hiểm cho người đi bộ

▪ Ấm hơn ở Châu Âu

▪ Bộ tích lũy thông lượng kim loại lỏng

▪ Bộ chuyển đổi D / A tốc độ cao ISL5627

▪ Bộ mã hóa phần cứng HEVC

Nguồn cấp tin tức khoa học và công nghệ, điện tử mới

Tài liệu thú vị của Thư viện kỹ thuật miễn phí:

▪ phần của trang web dành cho nhà thiết kế nghiệp dư radio. Lựa chọn bài viết

▪ bài báo Hộp ngầm. Lời khuyên cho chủ nhà

▪ bài báo Ai là người trẻ nhất và ai là vận động viên Olympic lớn tuổi nhất? đáp án chi tiết

▪ bài Corydalis dày đặc. Truyền thuyết, canh tác, phương pháp áp dụng

▪ bài báo biến tần 430 MHz. Bách khoa toàn thư về điện tử vô tuyến và kỹ thuật điện

▪ bài viết Transistor Unijunction. Bách khoa toàn thư về điện tử vô tuyến và kỹ thuật điện

Để lại bình luận của bạn về bài viết này:

Tất cả các ngôn ngữ của trang này

Arabic	Hebrew	Polish
Bengali	Hindi	Portuguese
Chinese	Italian	Spanish
English	Japanese	Turkish
French	Korean	Ukrainian
German	Malay	Vietnamese

Trang chủ | Thư viện | bài viết | Sơ đồ trang web | Đánh giá trang web

www.diagram.com.ua
2000-2024