Разработка многофункционального приемопередающего устройства для сбора информации со внешних устройств - датчиков. Обзор ресиверов диапазона 433 МГц. Расчет микрополосковой антенны на центральной частоте. Расчет затрат на изготовление опытного образца.
Аннотация к работе
В настоящее время многие зарубежные и отечественные производители микросхем имеют в своей линейке продуктов однокристальные ресиверы или приемопередатчики с возможностью работы как с одной антенной, так и на две антенны на прием и на передачу. Ресиверы, работающие с одной антенной использующие всего один свой вывод как на прием и на передачу являются более простыми с точки зрения построения внешних цепей, но менее скоростными, а имеющие два вывода один на прием другой на передачу имеют два варианта схемотехнического решения по количеству используемых антенн. А вот в случае применения двух антенн появляется два отдельно разнесенных тракта фильтров, и возможно дополнительных усилителей, что дает свободу для построения антенной части, а также возможность построения репитеров, регенераторов, установив две направленные антенны именно на точки приема и передачи ретранслируемого сигнала, подобные системы широко применяются для построения сетей передачи информации WiFi на частотах 2.4 ГГц и 5.6 ГГц так как на этих частотах возможно применение недорогих и легких антенных параболических решеток, либо для очень больших расстояний до 60-100км применяются зеркальные офсетные параболические антенны, на подобие таких что используются для эфирного спутникового вещания, разница лишь в том что используется специальный облучатель на 2.4ГГц. Постановка задачи Требуется разработать устройство которое позволит осуществить сбор информации со внешних устройств, таких как датчики, или другие преобразующие блоки связанных с устройством на основе распространенных интерфейсов обмена информацией, а также хранение полученной информации в энергонезависимой памяти самого устройства. Первоначальные локально выполняемые задачи самим устройством: · Периодический контроль температуры в заданной точке · Снятие телеметрической информации с подвижного объекта · Работа в охранном комплексе квартиры, здания, поселка · Самоконтроль и подзаряд батарей питания Технические требования: · Низкое энергопотребление до 80 мА в активном режиме, и менее 2мА в спящем режиме · Возможность длительной работы от аккумулятора без подзаряда · Дальность связи не менее 100 метров · Скорость передачи информации не менее 115200 кБит/с · Само устройство должно быть максимально компактным 1. Теоретический раздел 1.1 Обзор ресиверов диапазона 433МГц Микросхемы корпорации Atmel для построения систем передачи данных на ультравысоких частотах. Существует ряд задач, где требуется беспроводный канал передачи данных. Хочется надеяться, что ознакомившись с элементной базой Atmel, предназначенной для построения недорогих систем передачи данных в нелицензируемом частотном диапазоне ISM, Вы так считать не будете. 1.1.1 Семейство Smart RF Корпорация Atmel предлагает обширную элементную базу для построения радиочастотных приложений, работающих в нелицензируемом частотном диапазоне ISM. В состав этой элементной базы входят интегральные схемы одноканальных передатчиков, приемников, а также трансиверов и передатчиков со встроенным 4-разр. ядром MARC и 8-разр. ядром AVR. На рисунке 1 представлена номенклатура элементной базы, основные ее классификационные признаки и помощь к ее выбору. Типичными сферами применения рассматриваемых ИС являются: · автоматизация бытового и офисного оборудования, а именно дистанционное управление: · считывание показаний измерительных устройств; · продвинутые игрушки и игровые приставки; · дистанционное управление устройствами; · передача данных в промышленной сфере; · беспроводные наушники; · конференц-системы; · системы торговых терминалов; · системы безопасности и сигнализации; · автомобильная электроника (контроль внутришинного давления, безключевое управление). Рис. 1.1 - Номенклатура микросхем УВЧ-диапазона корпорации Atmel АМн- амплитудная манипуляция, ЧМн- частотная манипуляция, МК- микроконтроллер Краткая техническая характеристика приведенных на рис. 1.1 ИС приведена в таблице 1. В этом направлении можно выделить семейства: - ATAR862 (микроконтроллер MARC радиопередатчик) и АТА (трансивер), которое полностью ориентировано на использование в автомобильной электронике; - семейство передатчиков T575x и приемников T574x, которое представляет собой усовершенствованную замену соответствующих ИС семейства Ux74x и оптимизировано под автомобильную сферу применения; - а также семейство SmartRF для промышленной и пользовательской электроники, ориентированного на совместную работу с AVR-микроконтроллерами через интерфейс SPI. ATA5276 - низкочастотный передатчик, работающий на частоте 125 кГц. Таблица 1 - Краткая техническая характеристика УВЧ-трансиверов Atmel Наименование Рвых, дБм Чувствии-тельность, дБм2) Частотный диапазон, МГц Тип модуляции Скорость передачи, кбод Uпит, В Темп. диапазон Корпус AT86RF211S 8…141) -105 400-950 ЧМн 64 2,4-3,6 -40°С… 85°С TQFP48 ATA5811 10 -104…-118 433-435 868-870 АМн, ЧМн 1-10 2.4-3.63) -40°С… 105°С QFN48 ATA5824 10 -115.5…-109 -112.8…-106.3 433-435 867-870 АМн, ЧМн до 20 2.15-3.6 4.4-5.25 -40°С… 105°С QFN48 ATA5428 10 -116.