МИКРОСХЕМЫ ДЛЯ РАДИОЧАСТОТНОЙ СВЯЗИ И ПРИЕМА/ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ

June 9, 2014 by admin Комментировать »

Весь диапазон радиочастот от единиц килогерц до сотен гигагерц ныне поделен на поддиапазоны, предназначенные для радиовещания, телевидения, служебной и любительской радиосвязи и т. д.

Правилами Международной комиссии по электросвязи для дистанционного управления моделями отведены участки радиодиапазона 13,56; 27,12; 28,0—28,2; 35,01— 35,91; 40,68; 53,1—53,5; 72,08—75,64; 144—146; 420—435 и 464—465 МГц.

Для обмена данными между компьютерами и подключения их к компьютерным сетям, объединения таких сетей при организации доступа в Интернет, организации систем управления технологическими процессами радиооборудование передачи данных должно работать в диапазонах частот 146—174; 390—500; 902—928; 2300—2400; 2400— 2500:5150—5350; 5470—5725; 5725—5850 МГц.

В связи с бурным развитием информационных технологий вопрос о расширении возможности обмена данными в радиоволновом диапазоне приобрел приоритетное значение. Этот диапазон используют для приема/ передачи данных со времен зарождения радиоэлектроники. Потребность обеспечения высоких скоростей обмена информацией при высокой помехозащищенности канала связи предопределили выбор частотного диапазона технического воплощения устройств подобного назначения.

Передачу/прием сообщений по радиоканалу используют в беспроводных дистанционных системах управления и регулирования, например, в компьютерных технологиях — клавиатура, мышь, графические планшеты, беспроводные наушники/микрофоны, устройства типа «Hand Free», сетевые технологии, устройства охранной сигнализации, системы радиоуправления и контроля, радиочастотной идентификации и регистрации объектов, системы сбора телеметрической информации, игрушки и т. д. Для беспроводных систем передачи данных используют компоненты стандартов GSM/GPRS, GPS, Bluetooth, WiFi, Zigbee и др.

Уже в настоящее время для любого компьютеризированного помещения характерна насыщенность его техническими средствами радиообмена, что предопределяет специфические требования к таким устройствам. Это минимальная излучаемая в эфир энергия (соблюдение санитарных норм и минимизация утечки данных) и помехозащищенность при одновременной работе нескольких устройств на близких частотах. Предельно допустимое значение плотности потока энергии электромагнитного поля на рабочих местах при использовании таких устройств в диапазоне частот выше 300 МГц не должно превышать 10 мкВт/см2 [43.1].

Примечание.

Обмен информацией по радиоканалу может осуществляться как по воздушной/безвоздушной среде, в том числе сквозь токонепроводящие стены и перекрытия, как правило, на расстояние не более 10—20, реже 50—1 00 м, либо, если в качестве проводника высокочастотного сигнала используют низкочастотные силовые цепи или линии передачи данных, в пределах десятков — сотен метров.

Микросхемы для беспроводных приемопередающих систем выпускают фирмы Analog Device, Atmel, Coronis Systems, Fujitsu, Gran-}ansen AS, Honeywell Infineon Technologies AG, Inova, Maxim, Microchip, NEC Electronics, Radiocrafts, RF Monolithics Inc., STMicroelectronics, SunRay, Telecontrolli, Texas Instruments, Wavecom, Xemics и др. [43.2—43.8]. В состав этих микросхем обычно входит приемопередатчик (трансивер), управляемый микроконтроллером.

В частности, микросхемы трансиверов ADF7022 и ADF7023 (фирма Analog Device) предназначены для передачи данных на небольшие расстояния (выходная мощность -20—12 дБм) для систем промышленного контроля и измерений, в беспроводных сетях и телеметрических системах, в системах охраны и медицинских устройствах [43.3].

Микросхема ADF7022 (рис. 43.1) представляет собой FSK/GFSK- трансивер для работы на частотах 968,25, 868,95, а также 869,85 МГц в не требующем лицензирования диапазоне ISM; ADF7023 работает в диапазонах 433, 868 и 915 МГц. Напряжение питания микросхем 1,8—3,6 В, скорость передачи информации до 250 кбит!с при модуляции 2FSK/GFSK/ ООК. Микросхемы выполнены в корпусах 32-LFCSP (5×5 мм) и способны работать в диапазоне температур -40—+85 °С [43.2, 43.3].

Микросхема ADF7022 потребляет ток 11,9—12,8 мА в режиме приема;

24,1     мА в режиме передачи (выходная мощность 10 дБм); 0,75 мкА в режиме пробуждения от RC-генератора, 1,25 мкА в режиме пробуждения от кварцевого резонатора (32 кГц) и средний ток в режиме пониженного энергопотребления 65 мкА (при сканировании в течение 2 мс с периодом 0,5 с). Чувствительность приемника (10~3 BER) составляет 108,5 дБм при приеме сигналов FSK 38,4 кбит/с с девиацией частоты 20 кГц. Программируемый уровень мощности выходного сигнала — до 13,5 дБм [43.2].

Микросхема ADF7023 — приемопередатчик сигналов 2FSK/GFSK/ OOK/MSK/GMSK с высокой степенью интеграции и очень малым энергопотреблением, предназначена для работы в диапазонах частот 862—928 и 431—464 МГц, включая международные, не требующие лицензирования диапазоны ISM на частотах 433, 868 и 915 МГц. Трансивер поддерживает скорость передачи данных от 1 до 300 кбит/с.

ВЧ синтезатор приемопередатчика (рис. 43.1,43.2) содержит генератор, управляемый напряжением, и малошумящую схему фазовой автоподстройки частоты с дробным коэффициентом деления, комбинация которых дает разрешение установки частоты выходного канала 396,7 Гц. Мощность выходного сигнала передатчика программируется в диапазоне от -20 до +13,5 дБм с поддержкой автоматического изменения мощности в усилителе по линейному закону.

Приемник обладает исключительной линейностью, обеспечивая уровни ΙΡ3 и ΙΡ2, равные -12,2 и -11,5 и 18,5 и 27,0 дБм при максимальном и минимальном коэффициентах усиления, соответственно. Уровень блокировки помехой в приемнике поддерживается равным 66 дБ при отстройке ±2 МГц и 74 дБ при отстройке ±10 МГц [43.2].

Микросхема ADF7025 — трансивер на частотные диапазоны 431—464; 862—870 и 902—928 МГц, предназначен для передачи данных со скоростью от 9,6 до 384 кбит/с при модуляции FSK. Напряжение питания 2,3—

3,6     В, программируемый уровень выходной мощности от -16 до +13 дБм (63 ступени). Чувствительность приемника -104,2 дБм при 38,4 кбит/с; -100,0 дБм при 178,8 кбит/с; -95,8 дБм при 384 кбит/с. Потребляемый при приеме ток 19 мА, на передачу 28 мА (10 дБм) [43.2].

Микросхемы для беспроводной связи фирмы Telecontrolli (табл. 43.1) построены на основе толстопленочных гибридных сборок [43.4,43.6].

Основные характеристики микросхем для беспроводной связи фирмы Telecontrolli Таблица 43.1

Устройство

Напря

жение

литания,

В

Рабочие частоты, МГц

Ток

потребления в активном режиме, мА

Чувствительность/ выходная мощность, дБм

RRQ2-XXX Супергетеродинный приемник с синтезатором частотой кварцевым генератором

4,5—5

315; 433,92; 868,35

Около 6

-100

RRS3-XXX Супергетеродинный приемник

4,5—5

315; 418; 433,92

5

-106

RR3-XXXСверхрегенеративный приемник

4,5—5

200—450 или на стандартные частоты: 315; 418; 433,92

2,5

-105

RT6-XXX

Радиопередающий модуль с фильтром на ПАВ

2,7—12

315; 418; 433,92

3—7

7—12

RTQ1-XXX

Радиопередающий модуль с кварцевым генератором и синтезатором частоты

2,2—4

315; 433,92; 868,35

7

1—5 (в зависимости от частоты)

XXX – частота.

Рис. 43.1. Функциональная схема микросхем ADF7022 и ADF7023

Рис. 43.2. Типовая схема включения микросхемы ADF7023

Основные характеристики ВЧ-модулей фирмы Radiocrafts                                                                                                                 Таблица 43.2

Семейство модулей

Тип

Частота, МГц

Макс, выходная мощность,

дБмВт

Чувствительность приемника, дБм

Количество

каналов

Макс, скорость передачи в эфире, кбит/с

Примечание

Самые простые с наи- меньшим энергопотре- блением

RC1040

433,05—434,79

9

-95

5

19,2

Протокол RC232™

RC1081

868—870

3

-106

17

19,2

RC1090

902—928

-1

-95

9

19,2

Узкополосные с уве- личенной дальностью связи до 2—4 км

RC1210

418,72—419,45

8

-112

30

4,8

Протокол RC232™

RC1230

426,025 —429,925

10

-115

71

2,4

Протокол RC232™

RC1240

433,05—434,79

8

-115

69

4,8

Протокол RC232™

RC1250

424,7—447,99

10

-117

80

2,4

Протокол RC232™

RC1280

868—870

3

-110

80

4,8

Протокол RC232™

RC1280HR

868—870

500

-115

3/10

4,8

Сборка: RC1280 + усилитель мощности

RC1290

902—928

2

-110…-106

90

19,2

-110 дБм при 4,8 кбит/с -106 дБм при 19,2 кбит/с

Модули для построения Mesh-ceieiA

RCI380-

S-LP

869,40—869,65

10

-110

5

4,8

Ведомое устройство [slave) маломощное

RC1380-

S-HP

17

-110

5

4,8

Ведомое устройство повышенной мощности

RC1380-

М-НР

17

-110

5

4,8

Мастер сети

Модули для высоко- скоростной передачи данных

RC2000

2400—2483

-3

-101…-91

83

1024

FSK, -87 дБм (при 1 Мбит/с)

RC2100

0

-94

250

DSSS

Аппаратная платформа для ZigBee

RC2200

2400—2483

0

-94

16, по IEEE 802.15.4 (Silicon MAC на СС2420)

250

128 кб Flash

RC2202

250

32 кб Flash

RC2204

250

64 кб Flash

Готовый модуль со стеком ZigBee

RC2200AT-

SPPIO

2400—2483

0

-94

16, по IEEE 802.15.4

250

С профилем «Serial Port Profile and I/O mapping» (SPPIO)

Аппаратная платформа для ZigBee

RC2300

2400—2483

0

-94

16, по IEEE 802.15 4

250

П8кб Flash

RC2301

128 кб Flash, определение координат в сети

RC2302

32 кб Flash

RC2304

64 кб Flash

Однокристальный WiMAX трансивер МАХ2837 (фирма Maxim) для диапазона 2,3—2,7 ГГц выполнен по схеме прямого преобразования с нулевой ПЧ и содержит тракт приемника, тракт передатчика, генератор, управляемый напряжением, синтезатор частоты, кварцевый генератор и интерфейс управления [43.7]. Микросхема выполнена в 48-выводном корпусе Thin QFN (6x6x0,8 мм).

Компания Radiocrafts AS (Норвегия) производит готовые радиочастотные модули для работы в частотных диапазонах 315; 433; 429; 868; 915 и 2450 МГц в нелицензируемом ISM (Industrial Scientific Medical) диапазоне, табл. 43.2 [43.7].

Шустов М. А., Схемотехника. 500 устройств на аналоговых микросхемах. — СПб.: Наука и Техника, 2013. —352 с.

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты