Antena WiFi, RFID, pager, SECAM PAL koder - historia

1995 - aktywny znacznik RFID

Elboxrf otrzymał zlecenie od Akademii Górniczo - Hutniczej na opracowanie i produkcję Radiowego Systemu Poszukiwania Górników.
Podczas prac badawczych, Elboxrf opracował oryginalną metodę śledzenia aktywnych znaczników. W swojej podstawowej wersji system zawierał do 255 miniaturowych nadajników radiowych, anten mikropaskowych ze zintegrowanymi przedwzmacniaczami w.cz., i 5 - procesorową jednostką kontrolną z odbiornikami w.cz.
System pracował w pasmie ISM 433MHz i był z sukcesem przetestowany w eksperymentalnej kopalni w symulowanych warunkach zagrożenia. Poniżej aktywny znacznik w.cz. i część jednostki sterującej.

Radiowy, aktywny znacznik RFID, strona 1

Ten super miniaturowy nadajnik zapewniał nie mniej niż + 10 dBm mocy wyjściowej w pasmie 433 MHz, przy napięciu baterii 2.5 - 3.5V. Częstotliwość robocza była stabilizowana rezonatorem na fali powierzchniowj - układ widoczny w prawym, górnym rogu.

Na PCB: mikrokontroler PIC16C54 firmy MICROCHIP, układ scalony MRF2006 firmy HEWLETT-PACKARD i rezonator fali powierzchniowej z firmy RFM. Średni pobór mocy wynosił ok. 2 mA.

Radiowy, aktywny znacznik RFID, strona 2

Cały nadajnik był zahermetyzowany w żywicy epoksydowej i dokładnie zaekranowany - poza anteną.

Nadajnik z dołączoną anteną helikalną na 433 MHz.

Główna jednostka sterująca.

Dodatkowy piąty procesor był umieszczony na płycie w.cz. Przeznaczony był do wstępnej obróbki sygnałów odbieranych przez odbiornik w.cz.

MICROCHIP is a registered trademark of Microchip Technology Inc. HEWLETT-PACKARD is a registered trademark of Hewlett-Packard Co., then Agilent Technologies, Inc., now Keysight. RFM is a registered trademark of RF Monolithics, Inc.

1994 - opracowaliśmy miniaturowe skramblery (kodery) głosowe

Elboxrf otrzymał zamówienie na opracowanie i produkcję skramblerów głosowych podłączanych do gotowych, ręcznych radiotelefonów. Po kilku miesiącach pracy został opracowany cały zestaw programowalnych skramblerów.
Najbardziej zaawansowany miał wymiary 43x22x6.5mm. Elementy były umieszczone na dwustronnej płytce PCB. Skrambler składał się z: kodeka głosu, modemu, EEPROM-u, stabilizatora DC, mikrokontrolera i złącza programującego.
Prawdziwym problemem było opracowanie sekwencji kodującej i algorytmu synchronizacji. W rezultacie transmisja głosowa była niezniekształcona (po rozkodowaniu), w połączeniu z bardzo wysoką ochroną transmisji głosowej przed podsłuchem.
Synchronizacja - radiotelefony są zazwyczaj klasy semi-duplex - była tak szybka, że użytkownicy nie zauważali momentu zakodowania transmisji. Praca nad skramblerem była bardzo ważna dla następnych projektów wykonywanych w Elboxrf.
Do synchronizacji zastosowano kody pseudo-szumowe. Widmo częstotliwościowe takich kodów jest podobne do widma szumu - bogata literatura na ten temat była i jest ogólnie dostępna.
Opracowaliśmy także CODE-a-PHONE, dwukierunkowy (full-duplex) skrambler głosowy dla telefonów stacjonarnych.

Skrambler

Jak widać, cała jednostka była bardzo mała: 42.8 x 21.5 x 6.5 mm. Mieściła się praktycznie w każym, uwcześnie dostępnym ręcznym radiotelefonie

Widok płytki drukowanej - strona 1

Widok na płytkę drukowaną - strona 2

Schemat ideowy skramblera głosowego

Instrukcja podłączenia skramblera głosowego do radiotelefonu

Ten skrambler był półdupeksowy jak większość ręcznych radiotelefonów. Przycisk "push-to-talk" był zastosowany do przełączenia układu skramblera. Zwory służyły do zmiany wzmocnienia toru RX / TX - umożliwiały przez to dostosowanie kodera mowy do jakiegokolwiek radiotelefonu

Pełno-dupleksowy skrambler telefoniczny.

Uwagę zwraca przycisk "CODE". Naciśnięcie go w czasie rozmowy przez któregokolwiek z rozmówców, niezauważalnie i natychmiastowo kodowało konwersację. Przełącznik widoczny poniżej, służył do ustawienia poziomu kodowania - niski / wysoki. Urządzenie było przenośne i mogło być podłączone do jakiegokolwiek - nowoczesnego - aparatu telefonicznego. Jedynym wymogiem była możliwość odłączenia "sluchawki"

... po zdjęciu pokrywy

Moduły są umieszczone jeden na drugim; logika i modem fsk.

Miniaturowy skrambler telefoniczny

Widoczne obydwa moduły. Elementy zabezpieczone żywicą, to: mikrokontroler ST6220 firmy SGS-THOMSON i dwa układy kodujące - PCD4440 firmy PHILIPS.

Inny widok na miniaturowy skrambler telefoniczny

Przycisk widoczny na środku PCB aktywował skrambler w dowolnym momencie rozmowy telefonicznej - skrambler rozmówcy aktywował się automatycznie. Po prawej - LED-y sygnalizacyjne..

SGS-THOMSON is a registered trademark of SGS-Thomson Microelectronics; now STMicroelectronics. PHILIPS is a registered trademark of Royal Philips Electronics N.V.

Schemat ideowy pełno-dupleksowego, miniaturowego telefonicznego kodera mowy

SGS-THOMSON is a registered trademark of SGS-Thomson Microelectronics; now STMicroelectronics. PHILIPS is a registered trademark of Royal Philips Electronics N.V.

1993, Maj - na podstawie kontraktu z Komitetem Badań Naukowych

- No. 0575/C.S5-8/93 - Elbox opracował system przywoławczy (PAGING) składający się z niewielkiej, mikroprocesorowej jednostki sterującej, wzmacniacza w.cz. i numerycznego, jednokierunkowego odbiornika przywoławczego - PAGERA. Prace zostały ukończone w kwietniu 1994.

1993 - Odbiornik przywoławczy - PAGER

Po dwóch latach przygotowań opracowaliśmy w Elbox kilka prototypów odbiorników przywoławczych
Skonstruowaliśmy różne typy odbiorników - superheterodynowy, z przesuniętym IF, i z ZERO-IF.
Testowane były różne typy anten - pętlowa, pętlowa na druku, ferrytowa antena z jednozwojową cewką o wysokiej dobroci, i różne rodzaje wyświetlacza
Wszystkie pagery były zaprojektowane dla pasma 160 MHz.
W 1999 bedzie gotowy (opisany powyżej) zaawansowany alfanumeryczny pager dla wielkoobszarowego systemu przywoławczego

Superheterodynowy odbiornik z dwiema częstotliwościami pośrednimi

Pierwsza 21.4 MHz, druga 455 kHz. (Filtr 455 kHz usuniety). Konstrukcja bazowała na układzie MC3367 firmy MOTOROLA.

Wnętrze detektora.

Uwagę zwraca antena pętlowa, przedwzmacniacz w.cz. i klucz DC do włączania IC.

Inna koncepcja części radiowej - ZERO - IF

Z powodu samo - odbioru (oscylator miał ta samą częstotliwość pracy co odbierany sygnał), antena pętlowa umieszczona jest możliwie daleko od oscylatora. Odbiornik bazował na układzie scalonym FSK SL6609 firmy GEC PLESSEY.

Widok z przodu odbiornika ZERO IF

Przedwzmacniacz w.cz., układ scalony i lokalny oscylator. Pod spodem rezonator kwarcowy.

Jednostka kontrolna z dwoma mikroprocesorami.

Jeden z nich dekodował wiadomość, drugi obsługiwał przyciski, wibrator, brzęczyk i żarówkę. W tej szczególnej płytce kontrolery są usunięte. W prawym, dolnym rogu - przetwornica DC-DC. Ten pager nie miał wyświetlacza. Zastosowane układy: mikrokontroler ST6220 firmy SGS-THOMSON.

Pozostałe elementy

w dolnym lewym rogu widoczne dwa duże kondensatory tantalowe zamontowane bezpośrednio pod układem przetwornicy. Była to jedyna metoda eliminacji zakłóceń (bogate w harmoniczne przebiegi w przetwornicy DC-DC). Płytka radiowa zamocowana od góry (niewidoczna na zdjęciu) - table 1/fig. 1&2. PCB była zaprojektowana z dużą powierzchnią masy; pozostałe ścieżki są stałoprądowe.

Zestaw ewaluacyjny

Zaprojektowany i wykonany w firmie, dla kontroli układu sterownika LCD PCF8866 i samego LCD, dla pagera alfanumerycznego używającego 7-segmentowy, 8-znakowy LCD. Wyświetlacz symulował litery alfabetu. PCF8866 firmy PHILIPS.

Zmontowany LCD i kontroler

Kontroler ten był prawdopodobnie pierwszym dostępnym matrycowym 5x7 i 5x10 kontrolerem/sterownikiem - styczeń 1992. Próbkę otrzymaliśmy z Japonii; wkrótce odwiedzili nas przedstawiciele firmy Hitachi - jak tłumaczyli, Elbox był pierwszą firma w Europie która zastosowała te sterowniki. Kontroler był lutowany ręcznie zwykłą lutownicą Weller.

Zmontowany LCD i kontroler.

Strona spodnia płyty kontrolera wyświetlacza LCD.

PHILIPS is a registered trademark of Royal Philips Electronics N.V.
HITACHI is a registered trademark of Hitachi, Ltd.

1989 - Ultradźwiękowy detektor ruchu

Ultradźwiękowy detektor ruchu zaprojektowany do systemów antywłamaniowych.
Z powodu braku odpowiedniej obudowy, została zaprojektowana i wykonana forma wtryskowa.
Poliwęglanowa obudowa plastikowa składała się z 2 takich samych elementów
Odpowiedni materiał do formowania wtryskowego był sprowadzany - z wielkim trudem - z Holandii.

Ultradźwiękowy Detektor Ruchu

Czarna część to porowata pokrywa. Ponieważ musiała być "przezroczysta" dla ultradźwięków, poszukiwanie odpowiedniego materiału zajęło dużo czasu.

Wnętrze detektora.

Ta ostatnia wersja była wyposażona w wiele użytecznych funkcji: test ruchu, przełączniki czułości i zakresu oraz monitor zakłóceń z pamięcią.

Sensor był dobrze scharakteryzowany

Pomierzona w komorze bezechowej AGH charakterystyka intensywności emisji ultradźwiękowej. Pomiary wykonane zestawem Bruel & Kjaer.

Strona elementów.

Dwa przetworniki, dwa LED-y i pozostałe elementy

1985 - Czerwiec - koder SECAM do minikomputera SINCLAIR

Bardzo prosty i skuteczny sposób poszerzenia możliwości znanych komputerów SINCLAIR ZX SPECTRUM i SPECTRUM+
ZX SPECTRUM był przystosowany do pracy w systemie PAL, przez co obraz w odbiornikach TV kolorowej SECAM był czarno-biały
Po zamontowaniu kodera użytkownicy tych popularnych mikrokomputerów mogli oglądać obraz w kolorze!
Wkrótce z powodu ogromnej popularności systemu VHS, Elbox zaprojektował i wprowadził do produkcji dekodery PAL do wszystkich dostępnych na rynku odbiorników telewizji kolorowej systemu SECAM
Jednym z nich był RUBIN 704 - bardzo popularny w owym czasie odbiornik telewizji kolorowej

Schemat ideowy kodera SECAM do osobistych komputerów Sinclair ZX i SPECTRUM / SPECTRUM+.

(Sinclair ZX SPECTRUM i Sinclair ZX SPECTRUM+ są znakami towarowymi AMSTRAD Plc.)

Ten oryginalny szkic, pokazuje sposób połączenia kodera SECAM do płytki drukowanej ZX SPECTRUM

1984 - Generator obrazów testowych Microbox SG

Wprowadzony został zaawansowany MICROBOX - generator obrazów testowych.
Podnośne koloru były stabilizowane rezonatorami kwarcowymi przez przełączany układ pętli PLL (Phase-Locked Loop); w wyniku czego pasy kolorowe na ekranie telewizyjnym miały zawsze ten sam i zgodny ze specyfikacją kolor, bez względu na starzenie i zmiany temperatury.
Do końca roku generator został wyposażony w koder PAL i dodatkowe obwody do generacji sekwencji BRUCH-a zapewniającą taka samą fazę znaczników koloru na końcu każdego półobrazu. Polepszało to warunki pracy dekodera PAL w odbiornikach TVC (pętli fazowej)
MICROBOX był wypozażony w modulator VHF/UHF. Cały generator był przenośny i miał wymiary 24x11x5cm.

Schemat ideowy - koder PAL/NTSC 4.43 MHz

Cyfrowy przebieg sekwencji Bruch-a

Zanim narzędzia do wspomagania komputerowego stały się popularne, przed zaprojektowaniem obwodu logicznego należało rozrysować przebiegi cyfrowe. Na zdjęciu zależności czasowe pełnej sekwencji Bruch-a, dla 4 ramek (pól) obrazu telewizyjnego systemu PAL

Schemat ideowy generatora sekwencji Bruch-a

Układ ten był częścią generatora obrazów testowych MICROBOX SG i realizizował przebieg pokazany powyżej

Charakterystyka liniowości VCO

Czerwone linie oznaczają dopuszczalne odchyłki liniowości generatora podnośnych SECAM.

Długa prosta linia jest idealną charakterystyką VCO. Lekko zniekształcona to rzeczywista charakterystyka f/v VCO.

Na osi Y częstotliwość w kHz (3400 do 5200), oś X - napięcie w V (1.5 do 3.5). Całość wykreślona na papierze milimetrowym.

Generator podnośnych VCO

Dla zachowania wysokiej jakości kodera SECAM było niezbędne opracowanie generatora VCO o dużej liniowości.

Po kilku eksperymentach znalezione rozwiązanie okazało się proste i skuteczne.

Natomiast pobór mocy przez układ był dramatycznie wysoki ... 54 mA przy 5V!

1982 - Została założona firma Elbox

Po kilku miesiącach pracy został opracowany prototyp generatora sygnałów testowych SECAM. Ta wczesna wersja miała wyjście wizyjne i prosty modulator VHF, dostrojony do jednego, niskiego kanału telewizyjnego.
Podnośne koloru były niestabilizowane.

Schemat blokowy generatora pasów kontrolnych systemu SECAM

Cyfry w kółkach wskazują na przebiegi pokazane na zdjęciach poniżej.

Przebiegi oscyloskopowe w różnych punktach układu generatora

Rzeczywiste przebiegi sfotografowane z zachowanej instrukcji obsługi generatora MICROBOX (nazwa handlowa).

Chyba tylko historycy techniki rozpoznają te przebiegi, system telewizji kolorowej SECAM został wyparty przez systemy telewizji cyfrowej.

Przebiegi oscyloskopowe toru chrominancji

Dobrze widoczne przebiegi podnośnych koloru i luminancji.

Przebiegi oscyloskopowe na wyjściach generatora: wyjście m.cz. oraz w.cz.