Сучасне життя неможливо уявити без бездротових технологій передачі даних. Найпопулярнішим набором стандартів високошвидкісної передачі даних є IEEE 802.11. Він добре знайомий користувачам за назвою WiFi. По суті, WiFi виявляється найбільш поширеним рішенням у безлічі додатків: споживча електроніка (роутери, смартфони, планшети), промислові системи (системи управління та збору даних), рішення для автоматизації будівель і т.д. IEEE 802.11 постійно поповнюється новими стандартами. Новітній стандарт IEEE 802.11ad був анонсований тільки в 2009 році, незважаючи на це, вже зараз доступні його практичні реалізації. Так, компанія Peraso випускає спектр мікросхем приймачів і модулів, що відповідають вимогам IEEE 802.11ad (рис. 1).
Мал. 1. 60 ГГц системи Peraso з підтримкою IEEE 802.11AD (WiGig 1.3)
Зростання швидкості передачі даних вимагає збільшення робочих частот і розширення частотного діапазону. Раніше стандарти IEEE 802.11 працювали з трьома основними діапазонами 2,4 ... 2,5 ГГц (802.11b / g / n), 5 ... 6 ГГц (802.11a / h / j / n / ac), 3,65-3,70 ГГц (802.11y). Новий стандарт IEEE 802.11ad має на увазі наявність додаткового діапазону 57,24 ... 65.88 ГГц, розбитого на чотири канали. Швидкість передачі даних для IEEE 802.11ad може досягати 7 Гб / с.
Даний діапазон (V-band) обраний не випадково. З одного боку, він має явний недолік - на нього припадає пік поглинання хвиль молекулами атмосфери, а значить, радіус дії такого випромінювання не високий. З іншого боку, в цьому ж полягає і його гідність - випромінювання, швидко поглинаючись, що не зашумлять ефір і не впливає на роботу інших пристроїв.
Таким чином, новий стандарт дозволяє створювати високошвидкісні канали обмеженої довжини, наприклад, всередині однієї кімнати. Яскраву демонстрацію потенціалу нової технології провела компанія Peraso на виставці CES2015. Вона представила перший в світі бездротової USB3.0 адаптер. При цьому були продемонстровані його цільові функції:
- підтримка моніторів з роздільною здатністю 4К і мінімальним відгуком,
- низькошвидкісні додатки (миші і клавіатури),
- голосові додатки VoIP;
- гігабітний інтернет для смартфонів планшетів.
Для розробників, які бажають використовувати переваги нової технології, компанія Peraso пропонує приймачі сімейства PRS1100 і готові модулі сімейства PRS2100 (рис. 2).
PRS 1025 - 60 ГГц приймач, виконаний в корпусі 7x7x0,8 ммBGA і має вбудовану 8,5 дБ антену.
PRS 1125 - 60 ГГц приймач, виконаний в корпусі 6x6x1,1 ммBGA і вхід для зовнішньої антени.
PRS 2152 - 60ГГц модуль передавача. Являє собою високо інтегрований рішення з WR15 інтерфейсом, виконане в форм-факторі 6x6x1,1 ммBGA. Модуль включає всі необхідні елементи, в тому числі кварцовий резонатор, що максимально мінімізує кількість зовнішніх компонентів.
PRS 2153 - 60ГГц модуль приймач. Являє собою високо інтегрований рішення з WR15 інтерфейсом, виконане в форм-факторі 6x6x1,1 ммBGA. Модуль включає всі необхідні елементи, в тому числі кварцовий резонатор, що максимально мінімізує кількість зовнішніх компонентів.
Мал. 2. Зовнішній вигляд 60 ГГц приймачів і модулів від компанії Peraso
Модулі та мікросхеми приймачів працюють в частотних діапазонах, передбачених IEEE 802.11adс центральними частотами 58,32 ГГц, 60,48 ГГц, 62,640 ГГц, 64,80 ГГц. При цьому швидкість передачі даних досягає 1,5 Гб / с.
Схема включення мікросхеми приймачів досить проста, так як вони в своїй структурі містять всі необхідні елементи: генератор, керований напругою (VCO), ФАПЧ (PLL), блок автоматичного управління посиленням (AGC) (рис. 3). Налаштування режимів роботи мікросхем проводиться за допомогою стандартного SPI-інтерфейсу і чотирьох портів введення-виведення.
Мал. 3. Структура 60 ГГц приймача PRS1125
Харчування модулів і мікросхем здійснюється від джерел 1,2 В, 1,8 В, 2,5 В. При цьому споживання виявляється досить низьким: 350 ... 740 мВт (0 дБм ... + 14 дБм), в режимі прийому 250 ... 350 мВт, а в режимі сну і зовсім 1 мВт.
Для максимально швидкого освоєння нової технології і вивчення її особливостей компанія, Peraso пропонує використовувати оцінний набір PRS215x Development Kit Backhaul Development Kit (рис. 4).
Мал. 4. Зовнішній вигляд PRS215X Development Kit
PRS215x Development Kit містить в своєму складі: дві материнські плати для підключення дочірніх плат приймачів, дві плати приймачів. Плати приймачів побудовані на базі модулів передавачів RS2122 і модулів приймачів RS2123 (рис. 5). Налаштування роботи отладочного набору проводиться за допомогою USB.
Мал. 5. Блок-схема PRS215X Development Kit
На закінчення статті хотілося б ще раз перерахувати можливі області застосування продукції компанії Peraso:
- мобільні додатки (смартфони, планшети);
- монітори з дозволами до 4К;
- елементи інфраструктури WiFi (роутери, мережеві карти);
- низькошвидкісні програми: миші, клавіатурs, VoIP.
Характеристики мікросхем приймачів PRS1025 / PRS1125 :
- частотний діапазон: 57 ... 66 ГГц;
- потужність передавача: до +14 дБм (PRS1125), до +22,5 дБм (PRS1025);
- вбудована антена (PRS1025): 8,5 дБ, ширина спектра 11 ГГц;
- підтримувані типи модуляції: BPSK, π / 2-BPSK, QPSKπ / 2-QPSK, 16-QAM, 64-QAM;
- швидкість передачі даних: 1,5 Гб / с (OOK mode);
- споживання: в режимі передачі 350 ... 740 мВт (0 дБм ... +14 дБм), в режимі прийому 250 ... 350 мВт, в режимі сну 1 мВт;
- наявність вбудованого автоматичного коректора потужності: є;
- максимальна потужність вхідного сигналу: -28 дБм;
- інтерфейси: 3/4-х провідний SPI, 4 порту введення-виведення;
- напруга живлення: 1,2 В, 1,8 В, 2,5 В;
- діапазон робочих температур: 0 ... + 70 ° С (комерційне виконання), -40 ... + 85 ° С (промислове виконання);
- корпус: 7x7x0,8 мм BGA (PRS1025), 6x6x1,1 мм BGA (PRS1125).
Характеристики модулів PRS2152 / PRS215 3:
- частотний діапазон: 57 ... 66 ГГц;
- потужність передавача (PRS2152): до +14 дБм;
- підтримувані типи модуляції: BPSK, π / 2-BPSK, QPSKπ / 2-QPSK, 16-QAM, 64-QAM;
- швидкість передачі даних: 1,5 Гб / с (OOK mode);
- максимальна потужність вхідного сигналу: -28 дБм;
- вбудований кварцовий резонатор: є;
- інтерфейси: 3/4-х провідний SPI, 4 порту введення виведення;
- напруга живлення: 1,2 В, 1,8 В, 2,5 В;
- діапазон робочих температур: 0 ... + 70 ° С (комерційне виконання), -40 ... + 85 ° С; (промислове виконання);
- корпус: 24x28x6 мм (PRS2152, PRS2153).
Характеристики отладочного набору PRS215x Development Kit:
- склад набору: дві материнські плати, дві дочірні плати приймачів;
- підтримувані стандарти: IEEE 802.11ad-2012, IEEE 802.15.3с;
- робочі частоти: 58 ... 65 ГГц;
- інтерфейс налаштування: USB;
- діапазон робочих температур: -40 ... + 85 ° С.
Про компанію
Peraso - один з лідерів в області розробки і виробництва високошвидкісних радіопередавальних мікросхем і рішень. Фірма була заснована в 2009 році. Основна спеціалізація Peraso - 60 ГГц приймачі, що відповідають вимогам IEEE 802.11ad для потреб споживчої, промислової і портативної електроніки. Peraso - учасник Wireless Gigabit Alliance (WiGig).
