Современную жизнь невозможно представить без беспроводных технологий передачи данных. Самым популярным набором стандартов высокоскоростной передачи данных является IEEE 802.11. Он хорошо знаком пользователям по названию WiFi. По сути, WiFi оказывается наиболее распространенным решением во множестве приложений: потребительская электроника (роутеры, смартфоны, планшеты), промышленные системы (системы управления и сбора данных), решения для автоматизации зданий и т.д. IEEE 802.11 постоянно пополняется новыми стандартами. Новейший стандарт IEEE 802.11ad был анонсирован только в 2009 году, несмотря на это уже сейчас доступны его практические реализации. Так, компания Peraso выпускает спектр микросхем приемопередатчиков и модулей, отвечающих требованиям IEEE 802.11ad (Рис. 1).
 |
| Рис. 1. 60 ГГц системы Peraso с поддержкой IEEE 802.11AD (WiGig 1.3). |
Рост скорости передачи данных требует увеличения рабочих частот и расширения частотного диапазона. Ранее стандарты IEEE 802.11 работали с тремя основными диапазонами 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). Новый стандарт IEEE 802.11ad подразумевает наличие дополнительного диапазона 57.24…65.88 ГГц, разбитого на четыре канала. Скорость передачи данных для IEEE 802.11ad может достигать 7 Гб/с.
Данный диапазон (V-band) выбран не случайно. С одной стороны, он имеет явный недостаток – на него приходится пик поглощения волн молекулами атмосферы, а значит, радиус действия такого излучения невысок. С другой стороны, в этом же состоит и его достоинство – излучение, быстро поглощаясь, не зашумляет эфир и не влияет на работу других устройств.
Таким образом, новый стандарт позволяет создавать высокоскоростные каналы ограниченной длины, например, внутри одной комнаты. Яркую демонстрацию потенциала новой технологии провела компания Peraso на выставке CES2015. Она представила первый в мире беспроводной USB3.0 адаптер. При этом были продемонстрированы его целевые функции:
- поддержка мониторов с разрешением 4К и минимальным откликом,
- низкоскоростные приложения (мыши и клавиатуры),
- голосовые приложения VoIP;
- гигабитный Интернет для смартфонов и планшетов.
Для разработчиков, желающих использовать преимущества новой технологии, компания Peraso предлагает приемопередатчики семейства PRS1100 и готовые модули семейства PRS2100 (Рис. 2).
PRS1025 – 60 ГГц приемопередатчик, выполненный в корпусе 7×7×0.8 мм BGA и имеющий встроенную 8.5 дБ антенну.
PRS1125 – 60 ГГц приемопередатчик, выполненный в корпусе 6×6×1.1 мм BGA и имеющий вход для внешней антенны.
PRS2152 – 60 ГГц модуль передатчика. Представляет собой высокоинтегрированное решение с интерфейсом WR15, выполненное в форм-факторе 6×6×1.1 мм BGA. Модуль включает все необходимые элементы, в том числе кварцевый резонатор, что максимально минимизирует количество внешних компонентов.
PRS2153 – 60 ГГц модуль-приемник. Представляет собой высокоинтегрированное решение с интерфейсом WR15, выполненное в форм-факторе 6×6×1.1 мм BGA. Модуль включает все необходимые элементы, в том числе кварцевый резонатор, что максимально минимизирует количество внешних компонентов.
 |
| Рис. 2. Внешний вид 60 ГГц приемопередатчиков и модулей от компании Peraso. |
Модули и микросхемы приемопередатчиков работают в частотных диапазонах, предусмотренных IEEE 802.11ad с центральными частотами 58.32 ГГц, 60.48 ГГц, 62.640 ГГц, 64.80 ГГц. При этом скорость передачи данных достигает 1.5 Гб/с.
Схема включения микросхем приемопередатчиков достаточно проста, так как они в своей структуре содержат все необходимые элементы: генератор, управляемый напряжением (VCO), ФАПЧ (PLL), блок автоматического управления усилением (AGC) (Рис. 3). Настройка режимов работы микросхем производится с помощью стандартного SPI-интерфейса и четырех портов ввода-вывода.
 |
| Рис. 3. Структура 60 ГГц приемопередатчика PRS1125. |
Питание модулей и микросхем осуществляется от источников 1.2 В, 1.8 В, 2.5 В. При этом потребление оказывается достаточно низким: 350…740 мВт (0 дБм…+14 дБм), в режиме приема 250…350 мВт, а в режиме сна и вовсе 1 мВт.
Для максимально быстрого освоения новой технологии и изучения ее особенностей компания Peraso предлагает использовать отладочный набор PRS215x Development Kit Backhaul Development Kit (Рис. 4).
 |
| Рис. 4. Внешний вид PRS215X Development Kit. |
PRS215x Development Kit содержит в своем составе: две материнские платы для подключения дочерних плат приемопередатчиков, две платы приемопередатчиков. Платы приемопередатчиков построены на базе модулей передатчиков RS2122 и модулей приемников RS2123 (Рис. 5). Настройка работы отладочного набора производится с помощью USB.
 |
| Рис. 5. Блок-схема PRS215X Development Kit. |
В заключение статьи хотелось бы еще раз перечислить возможные области применения продукции компании Peraso:
- мобильные приложения (смартфоны, планшеты);
- мониторы с разрешениями до 4К;
- элементы инфраструктуры WiFi (роутеры, сетевые карты);
- низкоскоростные приложения: мыши, клавиатурs, VoIP.
Характеристики микросхем приемопередатчиков PRS1025/ PRS1125:
- частотный диапазон: 57…66 ГГц;
- мощность передатчика: до +14 дБм (PRS1125), до +22.5 дБм (PRS1025);
- встроенная антенна (PRS1025): 8.5 дБ, ширина спектра 11 ГГц;
- поддерживаемые типы модуляции: BPSK, π/2-BPSK, QPSKπ/2-QPSK, 16-QAM,64-QAM;
- скорость передачи данных: 1.5 Гб/с (OOK mode);
- потребление: в режиме передачи 350…740 мВт (0 дБм … +14 дБм), в режиме приема 250…350 мВт, в режиме сна 1 мВт;
- наличие встроенного автоматического корректора мощности: есть;
- максимальная мощность входного сигнала: –28 дБм;
- интерфейсы: 3/4-проводной SPI, 4 порта ввода-вывода;
- напряжение питания: 1.2 В, 1.8 В, 2.5 В;
- диапазон рабочих температур: 0…+70 °С (коммерческое исполнение), –40 °С…+85 °С (промышленное исполнение);
- корпус: 7×7×0.8 мм BGA (PRS1025), 6×6×1.1 мм BGA (PRS1125).
Характеристики модулей PRS2152/ PRS2153:
- частотный диапазон: 57…66 ГГц;
- мощность передатчика (PRS2152): до +14 дБм;
- поддерживаемые типы модуляции: BPSK, π/2-BPSK, QPSKπ/2-QPSK, 16-QAM,64-QAM;
- скорость передачи данных: 1.5 Гб/с (OOK mode);
- максимальная мощность входного сигнала: –28 дБм;
- встроенный кварцевый резонатор: есть;
- интерфейсы: 3/4-проводной SPI, 4 порта ввода вывода;
- напряжение питания: 1.2 В, 1.8 В, 2.5 В;
- диапазон рабочих температур: 0…+70 °С (коммерческое исполнение), –40 °С…+85 °С;(промышленное исполнение);
- корпус: 24×28×6 мм (PRS2152, PRS2153).
Характеристики отладочного набора PRS215x Development Kit:
- состав набора: две материнские платы, две дочерние платы приемопередатчиков;
- поддерживаемые стандарты: IEEE 802.11ad-2012, IEEE 802.15.3с;
- рабочие частоты: 58…65 ГГц;
- интерфейс настройки: USB;
- диапазон рабочих температур: –40 °С…+85 °С.
О компании
Peraso – один из лидеров в области разработки и производства высокоскоростных радиопередающих микросхем и решений. Фирма была основанная в 2009 году. Основная специализация Peraso – 60 ГГц приемопередатчики, отвечающие требованиям IEEE 802.11ad для нужд потребительской, промышленной и портативной электроники. Peraso – участник Wireless Gigabit Alliance (WiGig).
Посмотреть подробные характеристики 60 ГГц приемопередатчиков от Peraso
