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ENCYCLOPÉDIE DE LA RADIOÉLECTRONIQUE ET DU GÉNIE ÉLECTRIQUE Chipsets pour la construction d'appareils à spectre étalé. Donnée de référence
Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique / Les références Les systèmes de transmission de données à large bande, ou Spread Spectrum, produits par diverses sociétés étrangères, diffèrent les uns des autres principalement par la méthode et la vitesse de transmission des données, le type de modulation, la plage de transmission, les capacités de service, etc. L'auteur considère les chipsets pour Spread Spectrum en fonction de leur application. Abréviations utilisées ASK - modulation d'amplitude d'impulsion BPSK - modulation de phase CDMA - accès multiple par répartition de code DPSK - Modulation de phase d'impulsion différentielle DSP - processeur de signal numérique DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum) - signaux à large bande obtenus par la méthode de séquence directe FHSS (Frequency Hopping Spread Spectrum) - méthode de saut de fréquence FSK (Frequency Shift Keying) - modulation par décalage de fréquence GMSK - Modulation de fréquence gaussienne MBOK - Modulation bi-orthogonale M-aire QPSK - modulation de phase en quadrature RSSI (Received Signal Strength Indication) - indication du niveau du signal reçu SOIC,TQFP - types de boîtiers pour montage en surface Plus de 20 entreprises sont impliquées dans le développement et la fabrication de chipsets (Chipset) pour les dispositifs Spread Spectrum. Le domaine d'application des chipsets est assez large. En fonction de cela, les appareils à spectre étalé peuvent être grossièrement divisés en trois catégories : • des modems radio pour la construction de réseaux locaux sans fil ; • radiotéléphones de bureau (tubes radio) ; • divers dispositifs à basse vitesse pour la télémétrie, les alarmes antivol, etc. Les systèmes de division de code CDMA et les systèmes de positionnement global GPS devraient être ajoutés à cette classification, mais l'examen de leur base d'éléments dépasse la portée de cet examen. Lors de la description des ensembles de microcircuits utilisés, les auteurs ne prétendent pas être une revue complète, car les fabricants de l'équipement final, pour des raisons évidentes, ne font pas de publicité pour les composants utilisés dans leurs appareils. Les informations de certains fabricants de puces sont encore difficiles d'accès, à l'ère d'Internet. Chipsets pour la construction de modems radio Commençons par la puce STEL-2000A, développée par Stanford Telecom et désormais licenciée par Zilog sous le nom commercial Z87200. La puce est un émetteur-récepteur à spectre étalé programmable utilisant des séquences directes. Le Z87200 prend en charge des longueurs de code de type bruit de 2 à 64 puces par bit sur une large gamme de débits de données et de paramètres de spectre étalé. La vitesse maximale de l'émetteur-récepteur est de 2 Mbps. Le Z87200 est disponible en deux versions (25 MHz et 40 MHz) et effectue tous les traitements numériques nécessaires pour encoder et distribuer les données transmises, les recevoir et les décoder. Cet émetteur-récepteur utilise des modulations BPSK et QPSK à codage différentiel comme modulation, de plus, la section récepteur peut fonctionner avec pi / 4 QPSK à codage différentiel. Le Z87200 est utilisé dans certains modems Aironet Wireless Communications. De plus, Zilog s'est associé à Utilicom Inc., qui produit des sections RF compatibles avec le Z87200. Le coût du Z87200 en Russie est d'environ 25 $. Le kit technologique FHSS est proposé par Mitel. Le début du développement de l'idéologie du kit et de ses premiers échantillons appartient aux réalisations de GEC Plessey Semiconductors, qui a ensuite été acquise par Mitel. Mitel a poursuivi le développement du projet de manière indépendante. Le nouvel ensemble de puces se compose de trois appareils : • WL102B - contrôleur de type bruit ; • WL600C - puce RF ; • WL800 - synthétiseur de fréquence. Ces puces appartiennent à la troisième génération de la famille DE6000 de GEC Plessey Semiconductors et sont collectivement appelées DE6038. L'ensemble complet est actuellement disponible pour moins de 25 $. (pour 1000 pièces). Regardons de plus près ce kit. WL102B-CMOS Microcontrôleur SPS avec architecture interne 8051 et mémoire flash externe, qui exécute toute la procédure de conversion des symboles d'information de l'interface PCMCIA en un signal de fréquence "sautante". La vitesse d'information maximale est de 2 Mbps. Le WL600C est un émetteur-récepteur RF 2,4-2,5 GHz fonctionnant à 2,7-3,6 V. Il comprend un amplificateur à faible bruit, un mélangeur avec filtrage des composantes spectrales indésirables, un amplificateur limiteur IF, un démodulateur en quadrature, un amplificateur de puissance avec circuit de commande, circuit RSSI dans le récepteur. Une modulation FSK à deux niveaux est utilisée. Le WL800 est un synthétiseur de fréquence basse consommation fonctionnant à 2,7-3,6 V avec une fréquence maximale de 2,5 GHz et programmable via un bus 3 fils classique. Les caractéristiques comprennent un circuit de suppression de modulation parasite intégré. Un kit Spread Spectrum plus rapide, nommé PRISMTM, est disponible auprès de Harris Semiconductor. L'ensemble se compose d'un processeur NPS HFA3860, d'un modulateur-démodulateur en quadrature HFA3724, d'un synthétiseur bi-fréquence HFA3524, d'un récepteur et d'un mélangeur émetteur HFA3624, d'un amplificateur à faible bruit HFA3424, d'un commutateur d'antenne HFA3925 avec amplificateur de puissance final pour l'émetteur. Le kit est intéressant dans la mesure où Harris Semiconductor propose les deux parties du projet - à la fois le processeur et la fréquence radio. Soit dit en passant, la société produit une variété de microcircuits du chemin de radiofréquence, ce qui permet, en fonction de leur application, de choisir les solutions les plus optimales. Le processeur HFA3860 BPA compatible DSSS contient toutes les fonctionnalités requises pour un fonctionnement en duplex intégral ou semi-duplex à 11 Mbps. Le processeur NPS comprend deux ADC /abréviation ouverte/ pour les entrées analogiques I et Q. Le type de modulation utilisé est différentiel BPSK et QPSK, ainsi que MBOK. Une caractéristique du processeur est la fonction de contrôle du niveau du signal d'entrée (via le schéma RSSI), qui vous permet de déterminer plus précisément la présence d'un signal utile, d'éviter les conflits et d'améliorer ainsi les performances du réseau dans son ensemble. Le processeur est disponible dans un boîtier TQFP à 48 broches et est capable de fonctionner dans la plage de température de -45 à +850 C. Les microcircuits restants de l'ensemble sont construits de manière classique et ne nécessitent pas de description détaillée. Kits pour la construction de radiotéléphones de bureau Zilog propose deux puces pour le radiotéléphone Spread Spectrum : Z87000 - contrôleur, Z87010 - encodeur/décodeur audio. Le Z87000 est un émetteur-récepteur/contrôleur à saut de fréquence conçu spécifiquement pour les téléphones sans fil 900 MHz. Le Z87000 contient un processeur de signal numérique (DSP) 16 bits et un contrôleur pour contrôler la section RF. Cet émetteur-récepteur utilise la modulation FSK et la division temporelle d'émission-réception. L'émetteur-récepteur est produit en deux versions, conçues pour une utilisation dans la plage de température de -20 à +700C : • Z87000 - avec tension d'alimentation 5 V ; • Z87L00 - avec une tension d'alimentation de 3 V. Le Z87010 est un DSP 16 bits conçu pour encoder la voix en un signal numérique puis le transférer vers le processeur Z87000, ainsi que pour inverser la conversion du signal numérique provenant du Z87000. Un radiotéléphone fini, à la fois un combiné portable et une station de base, doit être composé de trois parties : les Z87000 et Z87010 déjà décrits ci-dessus et la section RF 900 MHz. Ce dernier est apparu à la suite d'une coopération étroite entre Zilog et Analog Devices sous la forme d'un émetteur-récepteur AD6190 monopuce. Il contient tous les composants nécessaires, à savoir : - amplificateur à faible bruit ; - mélangeur récepteur ; - mélangeur émetteur ; - préamplificateur de puissance de l'émetteur ; - VCO ; - diviseur de fréquence ; - Amplificateur limiteur avec circuit RSSI ; - Régulateur de tension. L'émetteur-récepteur AD6190 est spécialement conçu pour s'interfacer avec un kit Zilog, mais peut également fonctionner indépendamment en tant que section RF d'un téléphone sans fil ou d'une radio à spectre étalé. Un kit similaire pour la construction d'un téléphone sans fil dans la bande 900 MHz a été proposé en 1998 par AMD. Compte tenu des exigences des clients de l'équipement final, AMD a développé un kit qui, avec un chipset minimum, offre une grande flexibilité de conception. Le kit se compose d'un émetteur-récepteur à spectre étalé DSSS Am79C440 et d'un émetteur-récepteur RF Am79RF440. Le contrôleur Am79C440 est un microcircuit de haute technologie qui prend en charge le protocole téléphonique et effectue le formatage des données, le traitement du son et le contrôle de l'émetteur-récepteur RF. Son cœur est un microcontrôleur 8 bits compatible avec la famille 8051. De plus, le contrôleur dispose d'un certain nombre de fonctions de service qui sont devenues assez familières aux équipements modernes : indication de batterie faible, possibilité de basculer vers des modes de faible consommation d'énergie, etc. . L'Am79RF440 combine toutes les fonctions requises pour recevoir et transmettre des signaux dans la gamme 902-928 MHz, en utilisant GMSK - modulation de fréquence gaussienne comme modulation. La production en série du kit était prévue pour août 1998. Le coût des Am79C440 et Am79RF440 (pour 100 5,95 pièces) est de 3,95 et XNUMX dollars. respectivement. Dispositifs à basse vitesse pour la télémétrie, les alarmes antivol Micron Communications, Inc. propose la puce MSEM256X105G conçue pour les systèmes d'accès à distance. La puce est logée dans un boîtier SOIC à 20 broches et est un émetteur-récepteur complet basé sur la technologie DSSS. Le principe de son fonctionnement est intéressant: le signal de l'émetteur est émis à une fréquence de 2,44175 GHz (il utilise la modulation d'impulsion d'amplitude - ASK), et un signal à la deuxième fréquence porteuse de 596,1 kHz déjà modulé par modulation de phase d'impulsion différentielle (DPSK) est reçu à l'entrée du récepteur. La longueur du code est inchangée et est de 31 chips. Avec une tension d'alimentation de 3 ou 5 V, la consommation de courant moyenne n'est que de 5 mA. La portée d'un tel émetteur-récepteur est petite - 15 pieds, la sensibilité de l'appareil de réception est de 17 dBm, la puissance de l'émetteur n'est pas indiquée. Le débit d'information maximum est de 189,3 kbps. L'appareil est conçu spécifiquement pour identifier les objets en mouvement, par exemple, lorsqu'un véhicule passe par un point de contrôle. En plus de la puce, le fabricant propose une station de base, une microantenne, ainsi que son propre protocole d'interaction physique - MicroStamp EngineTM, et garantit au moins 4 milliards d'unités d'utilisateurs d'un seul système. Une autre méthode de spectre distribué - Frequency Hopping - sous-tend le microcircuit de la société norvégienne Gran Jansen AS. La puce GJRF400 est également un émetteur-récepteur complet qui effectue tout le traitement numérique des symboles de données, leur conversion en un signal de type bruit, puis en un signal RF dans la gamme 300-500 MHz. Le type de modulation utilisé est le FSK. Le microcircuit a une puissance de sortie d'émetteur de 5 mW, une sensibilité de récepteur de 110 dBm, un débit d'information maximal de 19 200 bps et, à une tension d'alimentation de 3 V, la consommation de courant est d'environ 40 mA. Il est produit dans un boîtier TQFP à 44 broches et peut fonctionner dans une plage de température de -40 à + 850C. Le coût du GJRF400 est d'environ 13 $. (pour 100 pièces). Le microcircuit est applicable dans les réseaux locaux sans fil, les dispositifs d'accès à distance, les systèmes d'alarme et de sécurité. Conclusion En plus de ce qui précède, les puces pour la technologie Spread Spectrum sont produites par les sociétés suivantes : 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 et autres. Parmi les sociétés produisant des microcircuits pour la partie radiofréquence, les plus célèbres sont Hewlett Packard, Motorola, Philips, RF Micro Devices, TriQuint Semiconductor et autres. Il est à noter que la tendance des fabricants de tels microcircuits est à une plus grande intégration de composants composites sur une seule puce. Cependant, la technologie moderne ne permet jusqu'à présent que les systèmes les plus simples avec un ensemble limité de fonctions, une faible vitesse, etc. à combiner sur une seule puce. La question est compliquée par le fait que les composantes harmoniques du signal qui surviennent lors du traitement numérique ne s'entendent souvent pas bien avec la partie radiofréquence, qui a également suffisamment de problèmes avec les exigences actuelles en matière de fréquence du spectre. Mais encore, dans un proche avenir, nous devrions nous attendre à l'apparition non pas d'ensembles de puces, mais de microcircuits individuels qui remplissent les fonctions décrites avec les vitesses requises par les normes modernes. littérature
Auteur : Malygin Ivan Vladimirovitch ; Publication : bibliothèque.espec.ws
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