Компания MAY

Продукция Honeywell SSEC для беспроводной передачи данных

Вместо предисловия

Многие слышали о фирме Honeywell. Как правило, при упоминании этой компании сразу вспоминают, что она производит электронную продукцию для аэрокосмической промышленности, всевозможные датчики, а также интеллектуальные системы контроля и управления для “умного” дома. Но немногие знают, что Honeywell (точнее одно из ее подразделений - Honeywell Solid State Electronics Center) производит еще и высококачественные ВЧ/СВЧ компоненты. Именно об этой продукции и пойдет речь ниже. Но сначала кратко расскажем о самом Honeywell SSEC.

Числа, факты и тенденции

Honeywell Solid State Electronics Center был образован в 1965 году и к настоящему моменту насчитывает более 500 сотрудников. Основными областями деятельности этого подразделения являются производство ВЧ/СВЧ компонентов и датчиков, а также электроники для аэрокосмической промышленности и интеллектуальных систем контроля и управления. Компания обеспечивает полный технологический цикл производства продукции: от разработки изделия и выращивания подложек до сборки и выходного контроля. Сбыт продукции осуществляется через широкую сеть представительств по всему миру. Honeywell SSEC осуществляет совместные разработки с такими фирмами как RFI, LSR, и Sensonix, а его партнерами являются IBM, UMC и ASAT.

Honeywell всегда был присущ дух новаторства. Компания старается использовать в своих разработках самые передовые технологии. В связи с этим, даже стандартные линейки продукции Honeywell SSEC существенно отличаются от других предложений на рынке. Стратегия компании заключается в том, чтобы сосредоточить внимание на нескольких основных типах продукции, традиционно востребованных в телекоммуникационной отрасли, и, как следствие этого, предложить решение, превосходящее по своим параметрам аналоги конкурентов. Следует отметить, что Honeywell это вполне успешно удается. Данную стратегию хорошо иллюстрирует рисунок 1, на котором приведен типовой тракт радиочастотного устройства и показано, где продукция Honeywell SSEC может быть применена.

Рис. 1. Области применения продукции Honeywell SSEC

Как видно из рисунка, продукцию Honeywell SSEC составляют ВЧ/СВЧ ключи, аттенюаторы, а также трансиверы и законченные модули для передачи цифровых данных по радиоканалу. Остановимся на этих типах продукции более подробно.

СВЧ ключи с высокой изоляцией (High Isolation Switches)

Honeywell выпускает широкую гамму твердотельных СВЧ ключей, представленную семейством HRF-SW10XX. Данные ключи рассчитаны на работу в диапазоне частот от 0 до 4 ГГц (некоторые новые модели, например HRF-SW1022RF, до 6 ГГц) и предназначены для волновых трактов 50 и 75 Ом. Существуют модификации на 2 (HRF-SW100X), 4 (HRF-SW102X) и 6 (HRF- SW103X) направлений, а также матрица из ключей 4х6 (HRF-SW1040). Ключи питаются напряжением 5В и обеспечивают изоляцию между выходами порядка 40-55дБ. Конструктивно ключи выполнены в компактных корпусах LPCC для поверхностного монтажа и могут работать в диапазоне температур от –40 до +85 градусов Цельсия. Сводные характеристики СВЧ ключей Honeywell приведены в таблице 1.

Таблица 1. Сводные характеристики твердотельных СВЧ ключей Honeywell SSEC

Отличительными особенностями ключей Honeywell являются: высокая изоляция между выходами, работа в трактах с различным волновым сопротивлением, малые габариты, а также управление логическими уровнями КМОП. Все это делает их весьма привлекательными для производителей различного радиооборудования. В качестве примера можно привести использование ключей серии HRF-SW1000 в качестве антенного переключателя военного GPS приемника (подробности можно найти на сайте www.trimble.com), а также в качестве коммутатора сигналов в приемнике базовой станции стандарта TETRA (подробности на сайте www.damm.dk).

Для удобства разработчиков существуют специальные демонстрационные платы с уже установленными на них СВЧ ключами, значительно облегчающие процесс макетирования и тестирования устройства. Одна из таких плат приведена на рисунке 2.

Рис. 2. Ключ HRF-SW1020 на демонстрационной плате

Высокоточные цифровые аттенюаторы (High accuracy digital attenuators)

Линейка цифровых аттенюаторов Honeywell включает в себя модели работающие в диапазоне частот от 0 до 4 ГГц и обеспечивающие ослабление с шагом 0,5 или 1 дБ. Существуют модификации с 5- или 6-битным последовательным или параллельным интерфейсом. Аттенюаторы рассчитаны на работу в трактах с волновым сопротивлением 50 или 75 Ом при напряжении питания 5В и температурном диапазоне от –40 до +85 градусов Цельсия. При этом вносимые потери на частоте 2 ГГц не превышают 3 дБ. Аттенюаторы выполнены в компактных 16 / 24 - выводных корпусах LPCC. Характеристики аттенюаторов представлены в таблице 2.

Таблица 2. Сводные характеристики цифровых аттенюаторов Honeywell SSEC

Аттенюаторы Honeywell отличаются низкими вносимыми потерями, широким частотным диапазоном, возможностью выбора последовательного или параллельного интерфейса, управлением логическими уровнями КМОП, а также компактными размерами. Аттенюаторы Honeywell HRF-AT4520 успешно применяются в аппаратуре базовых станций серии CGIS от Motorola, работающих на частоте 800 МГц (подробная информация доступна на сайте Motorola по адресу: http://www.motorola.com/networkoperators/Access-Systems.htm), а аттенюаторы серии HRF-AT4510 - в приемниках базовых станции Libra диапазона 3,5 ГГц (подробности на сайте http://www.wilan.com).

Также как и для СВЧ ключей, для аттенюаторов существуют специальные демонстрационные платы, упрощающие процесс макетирования и тестирования создаваемого устройства. Одну из таких плат можно видеть на рисунке 3.

Рис. 3. Аттенюатор HRF-AT4521 на демонстрационной плате

Трансиверы и модули для передачи цифровых данных по радиоканалу

Итак, мы переходим к наиболее интересному типу продукции Honeywell. Ни для кого не секрет, что решений в области передачи данных по радиоканалу существует великое множество. Каждое решение посвоему уникально и старается занять определенную нишу на этом весьма обширном рынке. Поскольку нельзя объять необъятное и предложить вариант одинаково хорошо подходящий во всех случаях, то, как правило, каждый производитель предлагает решения лишь для определенного круга задач. Разобраться с тем, какие задачи можно решить при помощи продукции Honeywell нам поможет таблица 3, в которой классифицированы основные стандарты беспроводной передачи данных и показана та область, в которую входят решения, предлагаемые Honeywell SSEC.

Таблица 3. Классификация основных стандартов беспроводной передачи данных

Как видно из таблицы, Honeywell делает главную ставку на решения для беспроводной передачи данных в частотном диапазоне ISM (Industrial Scientific Medical), основанные на собственных разработках, не используя при этом протоколы обмена стандартов Bluetooth и Zigbee. Вместе с тем, Honeywell активно применяет технологию перескока по частоте (frequency hopping), которая используется в стандарте Bluetooth, позволяет снизить помехи на другие радиосистемы, использовать более мощный передатчик и увеличить радиус действия системы.

Решения для передачи данных в диапазоне ISM (2,4 ГГц) представлены линейкой приборов серии HRF-ROC094XX, состоящей из приемника (HRF-ROC094XR), передатчика (HRF-ROC094XT), а также трансивера (HRF-ROC094XC), способных передавать данные со скоростью 128Кбит/с.

Следует отметить, что некоторые более ранние решения от Honeywell работают не в диапазоне ISM, а на частотах от 300 до 928 МГц. Речь идет о семействе HRF-ROC093XX, включающем в себя несколько трансиверов, приемник и передатчик. В качестве типичного представителя этого семейства можно привести полудуплексный трансивер HRF-ROC09325. Данный трансивер может передавать цифровые данные со скоростью 28.8Кбит/с и подключается непосредственно к микропроцессору через интерфейс SPI. Питается трансивер напряжением от 2,4 до 3,3 вольт и потребляет при этом ток порядка 29мА. HRF-ROC09325 выполнен в 40 – выводном корпусе LPСC размером 7 х 7 мм, и работает при температуре окружающей среды от – 40 до +85 градусов Цельсия. Одной из основных особенностей данного трансивера является возможность использования произвольной частоты в диапазоне от 300 до 928 МГц, что делает это решение уникальным на рынке.

Помимо трансиверов серии HRF-ROC09325 выпускается семейство приборов со скоростью передачи данных 128Кбит/с, работающих в более узком диапазоне частот (860-928 МГц) включающее в себя как трансивер (HRF-ROC093XC), так и только приемник (HRF-ROC093XR), а также только передатчик (HRF-ROC093XT).

Кроме вышеупомянутых трансиверов Honeywell SSEC выпускает еще и законченные модули для передачи данных по радиоканалу. Одним из таких модулей является HRF-ROC09325XM, работающий в диапазоне частот 902-928 МГц и передающий данные со скоростью 19.2Кбит/c. Для того, чтобы использовать HRF-ROC09325XM достаточно подключить к нему питание, антенну, управляющий микропроцессор (через интерфейс SPI), а также несколько элементов обвязки. Внешний вид модуля представлен на рисунке 4.

Рис. 4. Радиомодуль HRF-ROC09325XM

Сводные технические характеристики трансиверов, радиомодулей, а также приемников и передатчиков Honeywell SSEC приведены в таблице 4.

Таблица 4. Технические характеристики трансиверов, радиомодулей, приемников и передатчиков Honeywell SSEC для передачи данных по радиоканалу

Возможности применения данного типа продукции Honeywell SSEC весьма разнообразны.

Хорошей иллюстрацией этому служат рекомендации Honeywell по использованию трансивера HRF-ROC09325, указанные в таблице 5.

Таблица 5. Рекомендуемые применения трансивера HRF-ROC09325

В качестве практического подтверждения данных таблицы 5 можно привести применение трансивера HRF-ROC09325 в системе беспроводного считывания показаний электросчетчика, созданной компанией USCL (www.energycite.com), а также использование этого же трансивера в беспроводной консоли для игровой приставки Sony Playstation, предложенной компанией Saitek (www.saitek.com). Список подобных применений можно продолжать еще очень долго.

Успешное использование решений Honeywell SSEC для беспроводной передачи данных во многом обусловлено хорошими средствами разработки. Практически для любого продукта существует набор разработчика, используя который можно легко и в короткие сроки создать свое устройство. В частности, для трансивера HRF-ROC09325 такой набор включает в себя две одинаковые демонстрационные платы (evaluation boards) с уже установленными на них всеми необходимыми компонентами (трансивером, микроконтроллером семейства PIC, антенным переключателем, ВЧ разъемами и т.д.). Каждая из демонстрационных плат подключается к компьютеру при помощи последовательного порта. Прилагаемый набор программ обеспечивает контроль частоты, мощности и внутренних регистров трансивера, что существенно облегчает разработку. Платы питаются напряжением 5В постоянного тока и имеют раздельные входы/выходы для приемника и передатчика. Одна из таких плат показана на рисунке 5. Стоимость подобного набора разработчика составляет около $695.

Рис. 5. Плата из набора разработчика HRF-ROC09325

Помимо этого, Honeywell также предлагает специальное программное обеспечение для управления процессом перескока по частоте и организации связи между устройствами. Написанное на языке “С”, данное программное обеспечение легко портируется на различные типы микроконтроллеров и обладает следующими возможностями:

• Позволяет установить соединение с удаленным устройством и синхронизировать временные и частотные интервалы
• Контролирует и обеспечивает безошибочную передачу данных (запрашивает подтверждение приема пакета данных и повторяет пакет, если он не был принят)
• Если соединение нарушено и затем восстановлено, автоматически производит синхронизацию и продолжает передачу данных
• При передаче производит формирование пакета и служебной информации
• При приеме проверяет целостность сообщения и отправляет запрос на передачу следующего пакета

Вышеуказанное программное обеспечение можно использовать не только для связи типа “точка - точка”, но и для организации сетей. При этом используется топология “базовая станция – удаленное устройство”. При такой схеме взаимодействия число устройств в сети легко регулируется и даже возможна связь двух устройств между собой через базовую станцию. Структуру предлагаемого Honeywell программного обеспечения легко проследить по таблице 6.

Таблица 6. Структура программного обеспечения Honeywell для передачи данных по радиоканалу

Информация к размышлению

Уже сейчас продукция Honeywell SSEC находит свое применение во многих отечественных разработках. Благодаря относительно невысокой стоимости, хорошим техническим характеристикам, а также развитым средствам разработки эта продукция становится все более популярной и все большее число производителей обращают на нее свое внимание.