Бездротова передача даних
Журнал «Радіо» №10 2002 р. Ракович Н.М.
У світі сучасної електроніки одним із напрямків, який неухильно розвивається «вшир і вглиб», є зв'язок. Причому частка бездротового зв'язку стрімко зростає буквально не щодня, а щогодини. На мобільному зв'язку, який дозволяє спілкуватися практично в будь-якій частині світу, ми зупинятися не будемо. У статті розглянемо мікросхеми для систем радіочастотної ідентифікації та реєстрації об'єктів (системи охорони доступу, автомобільні іммобілайзери, автоматизована торгівля тощо). Це широке коло приладів, які працюють на відстані від одного до декількох сотень метрів, що дозволяють вирішувати різні завдання з простотою, легкістю та надійністю, про які раніше можна було лише мріяти. Крім того, поговоримо про системи бездротової передачі даних в ультразвуковому та інфрачервоному діапазонах.
Спочатку ринок компонентів для пристроїв, що працюють на невеликій відстані (shot-range devices SRD), був орієнтований, в основному, на використання в системах дистанційного керування для автомобільної промисловості (блокування та відкривання дверей автомобіля без допомоги механічного ключа). Зараз, окрім автомобільної автоматики, компоненти для SRD-пристроїв застосовують у медичних комплексах, системах збору телеметричної інформації та у величезній кількості інших приладів різного призначення, куди входять системи виявлення, охорони та безпеки, пристрої передачі даних тощо.
Цей сектор дуже чутливий до ціни. Крім того, важливим є і постійне вдосконалення продукції, яке може бути досягнуто підвищенням рівня інтеграції елементної бази з одночасним поліпшенням якості та надійності.
Донедавна переважна більшість дешевих SRD-пристроїврозробляли та виробляли на основі ПАР-резонаторів та дискретних елементів, як, наприклад, усім відомі автомобільні сигналізації діапазону 434 МГц. Невисока стабільність частоти і недостатня перешкодозахищеність пристроїв на ПАР не дозволяють використовувати їх для вирішення таких завдань, як, наприклад, передача даних.
Поява прийомопередаючих приладів, виконаних на одному кристалі, дозволяє спростити розв'язання задачі бездротової передачі даних. Звичайна система на основі таких мікросхем складається з мікроконтролера, приймача і передавача (або прийомопередавача трансівера) і невеликого числа зовнішніх елементів. Області застосування подібних систем передачі даних дуже широкі: пристрої сигналізації, бездротові мережі, телеметрія, системи двостороннього виклику, дистанційне керування та контроль. Крім традиційних додатків, варто згадати системи контролю параметрів навколишнього середовища, контролю доступу та переміщення, бездротового зчитування штрих-коду, і цим список далеко не вичерпується.
Природно, що такий перспективний напрямок на ринку електронних компонентів не міг залишитися поза увагою. Як наслідок, мікросхеми для приймальних систем випускають фірми Infineon Technologies AG, Gran-Jansen AS, Xemics, RF Monolithics Inc., Microchip, Maxim, Telecontrolli.
Коротко розглянемо продукцію цих фірм. Infineon Technologies AG пропонує передавач TDA5100 та приймач TDA5200, що працюють у діапазоні 434 МГц або 869 МГц з амплітудною або частотною модуляцією. Наявність вбудованого синтезатора дозволяє суттєво підвищити стабільність робочої частоти, знизити паразитні випромінювання та шуми радіосигналу, що у свою чергу дає можливість реалізовувати системи з довшим, схибленим кодом. Чудова властивістьмікросхем: стабільність частоти системи визначається лише характеристиками тактового генератора та кварцового резонатора. Висока стабільність частоти дозволяє використовувати вузькосмугові приймачі, що значно збільшує їхню чутливість.
До складу трансівера GJRF400 для роботи в діапазоні 434 МГц, що випускається норвезькою фірмою Gran-Jansen AS, входить передавач з вихідною потужністю 5 мВт і приймач з чутливістю 110 дБм. У мікросхемі передбачена лише частотна маніпуляція (FSK), а фільтр системи ФАПЧ зовнішній. Управління трансівером здійснюється по чотирипровідній лінії.
Чи не відстає від конкурентів і швейцарський Xemics. Серія трансіверів ХЕ120X, що випускається цією фірмою, дозволяє вирішувати всілякі завдання з передачі даних на невеликі відстані в діапазоні 434, 868, 915 МГц. Нещодавно фірма анонсувала мікроконтролер із вбудованим радіоканалом, що, напевно, спростить створення систем зв'язку на основі її мікросхем.
Широка номенклатура приладів компанії RF Monolithics Inc. сподобається розробникам: тактові генератори, фільтри, резонатори, приймачі, приймачі та передавачі на діапазон частот від десятків кілогерц до гігагерц.
На продукції Microchip особливо зупинятися не будемо, оскільки мікросхеми ідентифікації радіодіапазону серії MCRxxx і передавачі з вбудованим PIC-контролером вже отримали достатнє освітлення в літературі.
Дуже часто співвідношення критеріїв частотного діапазону та вартості приладів є визначальними для вітчизняних розробників. Тому пильну увагу варто приділити продукції компанії Telecontrolli, майже невідомій в Україні.
Фірма Telecontrolli спеціалізується на виробництві гібридних інтегральних схем (ГІС) за товстоплівковою технологією.Серед виробів, що випускаються: замовні ГІС, стандартні електронні модулі, DC/DC конвертери та передавачі/приймачі радіочастотного діапазону. Telecontrolli входить до складу IPM Group, основний напрямок діяльності якої - телекомунікація та передача даних. Представництва компанії відкриті майже у всіх європейських країнах, Південній Африці, Канаді, США, Бразилії та Аргентині, а дистриб'юторська мережа охоплює практично весь світ.
У табл. 1 наведені мікросхеми для бездротового зв'язку, що випускаються фірмою (ХХХ робоча частота, МГц). При розробці різних систем з бездротовою передачею даних не завжди потрібно приймач і передавач в одному корпусі, а якщо не потрібний приймач (або передавач), то навіщо платити за нього? Аналогічна ситуація з вбудованими контролерами. Таким чином, широка номенклатура приладів Telecontrolli дозволяє вирішувати різноманітні прикладні завдання з максимальною ефективністю.