От 50 МГц до 2,8 ГГц: универсальный широкодиапазонный приемопередатчик ARF2010

Беспроводные ВЧ технологии давно стали неотъемлемой частью современного мира (рис. 1): сотовая связь, 3G/ 4G интернет, промышленные системы сбора данных, роботы и модели с радиоуправлением и т.д. Каждое из приложений использует конкретную технологию (WiFi, 3G, 4G, GPS, GSM и т.д.) и соответствующий ей приемопередатчик. Чтобы реализовать несколько технологии в одном устройстве понадобиться несколько различных приемопередатчиков. Таким образом, увеличиваются как стоимость, так и габариты. Интересное решение данной проблемы предлагает компания Aviacomm. Ее новые универсальные широкодиапазонные приемопередатчики ARF2010 могут поддерживать радиопротоколы, работающие на частотах от 50 МГц до 2,8 ГГц.

Рис. 1. Многообразие беспроводных технологий

Большая часть современных радиоканалов расположена внутри диапазона 300 МГц…3 ГГц (рис. 2). Чтобы создать устройство, которое бы работало сразу с несколькими протоколами, потребуется использовать несколько приемопередатчиков или приемопередатчик с поддержкой нескольких диапазонов частот. Так, например, обычный сотовый телефон для глобального роуминга должен поддерживать как минимум четыре диапазона стандарта GSM. Более универсальные и дорогие устройства – смартфоны должны быть снабжены 2,4 ГГц трансивером для WiFi, а самые продвинутые и GPS приемником. Таким образом, устройство становится достаточно сложным. Приемопередатчик, который бы мог работать со всеми диапазонами, долгое время оставался лишь мечтой разработчиков. Однако анонсированный компанией Aviacomm широкодиапазонный трансивер ARF2010 может эту мечту сделать реальностью.

Рис. 2. Частотные диапазоны популярных беспроводных технологий

Сложность создания широкополосного трансивера заключается в том, что приемопередающие цепи должны иметь четко заданные значения волновых сопротивлений. Меняется частота несущей – должно меняться и сопротивление. Для того же сотового телефона GSM используется четыре таких согласованных тракта. Конкретный тракт выбирается автоматически в зависимости от регионального стандарта. В итоге, чем больше поддерживаемых диапазонов – тем больше трактов. Хочешь универсальный прибор? Готовься к выбору нескольких передатчиков! Недостатки такого решения очевидны: дороговизна и громоздкость. Кроме того, такая система не обладает гибкостью: чтобы сменить протокол передачи, придется изменить рабочую частоту,  а значит сменить элементную базу и  схемотехнику устройства.

Новый широкодиапазонный приемопередатчик ARF2010 от Aviacomm устраняет все перечисленные недостатки. Он поддерживает работу в диапазоне частот от 50 МГц до 2,8 ГГц при минимальных габаритах! Например, на привычной всем монете 1 рубль можно разместить шесть подобных микросхем (рис. 3)!

Рис. 3. ARF2010 – максимум возможностей при минимальных габаритах

Диапазона от 50 МГц до 2,8 ГГц достаточно для работы ARF2010 с самыми разными радиопротоколами и диапазонами от мегагерцовых (например, 433 МГц ISM) до гигагерцовых (например, 2,5 Гц 4G). При этом все необходимые элементы для работы с ВЧ сигналами размещены в одном корпусе (рис. 4). Настройка рабочих режимов микросхемы происходит с помощью стандартного SPI интерфейса.

Рис. 4. Функциональная схема ARF2010

Выходные данные имеют широкий частотный диапазон: на передачу до 200 МГц, на прием до 100 МГц. Это позволяет создавать широчайший спектр устройств без привязки к конкретным частотным характеристикам. Однако, так как поток данных имеет аналоговую форму, то для работы с ним, помимо процессора, потребуются внешние компоненты (фильтры, АЦП, ЦАП) (рис. 5).  

Рис. 5. Схема включения ARF2010

Возможность настройки микросхемы и аналоговая форма потока данных позволят создавать легко конфигурируемые устройства. Таким образом, не стоит опасаться, что при изменении спецификации какого-либо протокола придется менять аналоговую часть.

Схема включения ARF2010 достаточно проста, но чтобы максимально упростить процесс ознакомления с возможностями микросхемы, компания Aviacomm предлагает использовать отладочный набор ARF2010 Evaluation Board (рис. 6). Существует несколько модификаций этого набора для работы с конкретным частотным диапазоном. При этом настройка ARF2010 EVB происходит с помощью специального графического пользовательского интерфейса, поставляемого в комплекте с отладочной платой.

Рис. 6. Отладочный набор ARF2010 EVB

Областями применения новой микросхемы станут повторители для различных частотных диапазонов, системы радиоуправления, промышленные системы сбора данных и т.д.

Характеристики ARF2010:

• Диапазон настройки: 50 МГц … 2,8 ГГц;
• Диапазон потока данных: 100 МГЦ (прием), 200 МГц (передача);
• Усиление сигнала (прием): 39 дБ (с шагом 1 дБ);
• Усиление сигнала (передача): 50 дБ (с шагом 1 дБ);
• Выходная мощность передатчика: -6 дБм;
• Напряжение питания: 1,8 В и 2,7 В;
• Интерфейс управления: 4-х проводной SPI;
• Корпус: 56QFN 7x7 мм.

Характеристики ARF2010 Evaluation Board:

• Рабочий диапазон (модификация A): 1,8 ГГц;
• Рабочий диапазон (модификация B): 2,0 ГГц;
• Рабочий диапазон (модификация C): TVWS;
• Рабочий диапазон (модификация D): диапазоны по запросу.

Комплект поставки: отладочная плата, паспорт с основными характеристиками, ПО с графическим пользовательским интерфейсом для XP или Windows 7, инструкция по применению. Интерфейс для подключения: USB.

О компании

Компания Aviacomm была основана в 2010 году. Основным направлением деятельности фирмы является создание нового поколения широкодиапазонных радиопередатчиков для всего спектра беспроводных приложений от коммерческой до промышленной электроники.

Aviacomm является активным членом различных международных стандартизирующих организаций в области беспроводных и полупроводниковых технологий: Dynamic Spectrum Alliance (DSA), Wireless Innovation Alliance (WIA), International Wireless Industry Consortium (IWPC), Chinese American Semiconductor Professional Association (CASPSA).

Производители: AVIACOMM

Опубликовано: 05.11.2015