Progettazione RF con strumenti sw liberi - Lapo Pieri

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1. R A D I O T E K N O S . . . . . . Progettazione RF con strumenti sw liberi Lapo Pieri Radioteknos Betterembeeded - 24/09/2012
2. R A D I O T E K N O S . . . . . . RF significa “RadioFrequenza” ma cosa significa radiofrequenza, veramente? • Zigbee? • 802.11qualcosa? • WiFi? • RFID? Anche, ma non solo. . .
3. R A D I O T E K N O S . . . . . . RF significa “RadioFrequenza” ma cosa significa radiofrequenza, veramente? • Zigbee? • 802.11qualcosa? • WiFi? • RFID? Anche, ma non solo. . .
4. R A D I O T E K N O S . . . . . . RF significa “RadioFrequenza” ma cosa significa radiofrequenza, veramente? • Zigbee? • 802.11qualcosa? • WiFi? • RFID? Anche, ma non solo. . .
5. R A D I O T E K N O S . . . . . . Quindi non solo SoC (Sistem on Chip) ma anche: • “vecchi” sistemi di trasmissione radio (radio FM, TV, radio mobili per squadre operative, ecc. . . ) • comunicazioni via satellite • apricancello radio, termometro esterno su stazione meteo domestica • sistemi di diagnostica a radiofrequenza e microonde • sistemi di studio dell’ambiente e rilevazione movimento: radar, radiometria, radioastronomia, rilevamento delle frane, ispezione radar del suolo (impieghi civili, industriali, archeologici, forensi, ecc. . . ) • impieghi di potenza: riscaldamento industriale, saldature a perdite dielettriche, ad induzione magnetica, ecc. . . E tutto quello che vi viene in mente pensando a come trasferire informazione o potenza da qua a l` a senza che ci sia un conduttore elettrico
6. R A D I O T E K N O S . . . . . . Quindi non solo SoC (Sistem on Chip) ma anche: • “vecchi” sistemi di trasmissione radio (radio FM, TV, radio mobili per squadre operative, ecc. . . ) • comunicazioni via satellite • apricancello radio, termometro esterno su stazione meteo domestica • sistemi di diagnostica a radiofrequenza e microonde • sistemi di studio dell’ambiente e rilevazione movimento: radar, radiometria, radioastronomia, rilevamento delle frane, ispezione radar del suolo (impieghi civili, industriali, archeologici, forensi, ecc. . . ) • impieghi di potenza: riscaldamento industriale, saldature a perdite dielettriche, ad induzione magnetica, ecc. . . E tutto quello che vi viene in mente pensando a come trasferire informazione o potenza da qua a l` a senza che ci sia un conduttore elettrico
7. R A D I O T E K N O S . . . . . . Quindi non solo SoC (Sistem on Chip) ma anche: • “vecchi” sistemi di trasmissione radio (radio FM, TV, radio mobili per squadre operative, ecc. . . ) • comunicazioni via satellite • apricancello radio, termometro esterno su stazione meteo domestica • sistemi di diagnostica a radiofrequenza e microonde • sistemi di studio dell’ambiente e rilevazione movimento: radar, radiometria, radioastronomia, rilevamento delle frane, ispezione radar del suolo (impieghi civili, industriali, archeologici, forensi, ecc. . . ) • impieghi di potenza: riscaldamento industriale, saldature a perdite dielettriche, ad induzione magnetica, ecc. . . E tutto quello che vi viene in mente pensando a come trasferire informazione o potenza da qua a l` a senza che ci sia un conduttore elettrico
8. R A D I O T E K N O S . . . . . . La progettazione rf Un lavoro che ha a che fare con il mondo fisico, con la materia e molto meno con l’aspetto logico delle cose (anche se microcontrollori e dsp stanno entrando in maniera imponente nelle radio) Un lavoro in cui: • prima si fa qualche prova con vecchi prototipi o riarrangiamenti varˆ ı • poi si progetta • infine si fanno dei prototipi • quindi prove, misure e valutazione e molto probabilmente occorre fare qualche ciclo dei due punti precedenti Almeno cos` ı ` e come faccio io
9. R A D I O T E K N O S . . . . . . La progettazione rf Un lavoro che ha a che fare con il mondo fisico, con la materia e molto meno con l’aspetto logico delle cose (anche se microcontrollori e dsp stanno entrando in maniera imponente nelle radio) Un lavoro in cui: • prima si fa qualche prova con vecchi prototipi o riarrangiamenti varˆ ı • poi si progetta • infine si fanno dei prototipi • quindi prove, misure e valutazione e molto probabilmente occorre fare qualche ciclo dei due punti precedenti Almeno cos` ı ` e come faccio io
10. R A D I O T E K N O S . . . . . . La progettazione rf Un lavoro che ha a che fare con il mondo fisico, con la materia e molto meno con l’aspetto logico delle cose (anche se microcontrollori e dsp stanno entrando in maniera imponente nelle radio) Un lavoro in cui: • prima si fa qualche prova con vecchi prototipi o riarrangiamenti varˆ ı • poi si progetta • infine si fanno dei prototipi • quindi prove, misure e valutazione e molto probabilmente occorre fare qualche ciclo dei due punti precedenti Almeno cos` ı ` e come faccio io
11. R A D I O T E K N O S . . . . . . In oggni caso per la progettazione ci vuole il sw e quindi chiacchieriamo di quello L’ubriacatura da simulazioni negli anni ’90: troppi (sedicenti) progettisti non conoscevano quel corollario alla legge di Murphy che dice: Confondere la realt` a con un modello matematico ` e come andare al ristorante e mangiare il men` u Tanto pi` u vero quanto ci si sposti dal lato logico a quello fisico delle cose e della tecnica
12. R A D I O T E K N O S . . . . . . In oggni caso per la progettazione ci vuole il sw e quindi chiacchieriamo di quello L’ubriacatura da simulazioni negli anni ’90: troppi (sedicenti) progettisti non conoscevano quel corollario alla legge di Murphy che dice: Confondere la realt` a con un modello matematico ` e come andare al ristorante e mangiare il men` u Tanto pi` u vero quanto ci si sposti dal lato logico a quello fisico delle cose e della tecnica
13. R A D I O T E K N O S . . . . . . Su una delle maggiori riviste del settore, il Microwave Journal (www.microwavejournal.com) del luglio 2012, un guru (Chris Marki) si esprimeva cos` ı : Don’t fall in love with your CAD software, sometimes it lies! Real life testing will keep your software honest
14. R A D I O T E K N O S . . . . . . Nonostante questo iniziamo a parlare di software! I motivi di questa chiacchierata
15. R A D I O T E K N O S . . . . . . Nonostante questo iniziamo a parlare di software! I motivi di questa chiacchierata
16. R A D I O T E K N O S . . . . . . C’` e un vero e proprio dominio del sw proprietario per questo settore. Anche chi non sia ideologicamente vicino al sw libero pu` o esserne attratto perlomeno per queste caratteristiche del sw proprietario: • i costi • le librerie proprietarie • maggiore disponibilit` a per versioni per piattaforme M$-Win • conseguenti malfunzionamenti e instabilit` a legate al s.o. • difficolt` a di personalizzazione e soprattutto nel pre e post-processing (a meno di sw di fascia alta)
17. R A D I O T E K N O S . . . . . . Brevissimo cenno ai simultaori che hanno fatto storia (almeno di quelli che mi sono passati fra le mani): • spice • microcap • touchstone • puff • nec2 • compact scope • ensemble • microwave office • mds/ads • qucs!
18. R A D I O T E K N O S . . . . . . Brevissimo cenno ai simultaori che hanno fatto storia (almeno di quelli che mi sono passati fra le mani): • spice • microcap • touchstone • puff • nec2 • compact scope • ensemble • microwave office • mds/ads • qucs!
19. R A D I O T E K N O S . . . . . . SW libero per RF Un pacchettone unico che faccia tutto? Oppure, nel vecchio sitle *nix, una cassetta degli attrezzi ognuno incastrabile con l’altro per poter ottenere veramente il risultato che vuole il progettista e non quello che piace alla casa di sw?
20. R A D I O T E K N O S . . . . . . SW libero per RF Un pacchettone unico che faccia tutto? Oppure, nel vecchio sitle *nix, una cassetta degli attrezzi ognuno incastrabile con l’altro per poter ottenere veramente il risultato che vuole il progettista e non quello che piace alla casa di sw?
21. R A D I O T E K N O S . . . . . . Disegno di schemi e circuiti stampati
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23. R A D I O T E K N O S . . . . . . 2 1 CONN1 IN C1 27p L1 6n8 R1 10k 2 3 1 4 Q1 BFG520 R2 10 R3 10 C2 8p2 L2 22n R4 120 C3 33p +12V C4 NM R5 68 C5 8p2 L3 6n8 C6 NM R6 15k 2 3 1 4 Q2 BFG591 R7 10 R8 10 L4 47n R9 82 C7 33p +12V FILE: REVISION: DRAWN BY: PAGE OF TITLE C8 NM L5 18n C9 3p3 C10 10p 2 1 CONN2 OUT 1 CONN3 +12V 1 2 C11 4u7 +12V Lapo Pieri (lapo_pieri@virgilio.it) NAX 1.0 driver-1.sch 1 1
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27. R A D I O T E K N O S . . . . . . gEDA - gschem & GNU/PCB gEDA homepage: http://www.geda.seul.org
28. R A D I O T E K N O S . . . . . . Problemi che persistono: • Scarsissima diffusione • Solo su piattaforma GNU/Linux • No software house, No assistenza tecnica (ma gli sviluppatori ascoltano gli utenti) • Va messo a punto secondo le proprie esigenze • Diffidenza
29. R A D I O T E K N O S . . . . . . Problemi che persistono: • Scarsissima diffusione • Solo su piattaforma GNU/Linux • No software house, No assistenza tecnica (ma gli sviluppatori ascoltano gli utenti) • Va messo a punto secondo le proprie esigenze • Diffidenza
30. R A D I O T E K N O S . . . . . . Simulazione circuitale: spice, qucs (e molti altri)
31. R A D I O T E K N O S . . . . . . Il primo SPICE I fu rilasciato nel 1973, poi ce ne sono state varie versioni, negli anni ’90 si usava ancora abbastanza lo SPICE III originale rilasciato dalla Universit` a Berkeley nel 1989. Anche se nato come Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis per lo sviluppo di circuiti integrati ` e sempre stato utilizzato anche per circuiti discreti. Non si tratta di sw libero! (Licenza Berkeley) Comunque ` e stato uno dei primi e ne sono derivati molti cloni o simili anche sotto licenza GNU/GPL.
32. R A D I O T E K N O S . . . . . . Quasi Universal Circuit Simulator • simulatore misto • originariamente pensato per le radiofrequenze • separazione fra nucleo di calcolo e interfaccia • interfaccia non molto buona, sviluppo interrotto? http://qucs.sourceforge.net/
33. R A D I O T E K N O S . . . . . . Utilit` a del QUCS
34. R A D I O T E K N O S . . . . . . Calcolo di linee di trasmissione: transcalc, wcalc, atlc Ormai le linee di trasmissione non sono pi` u solo per gli specialisti delle radiofrequenze: le moderne tecniche digitali e dispositivi sempre pi` u veloci richiedono circuiti stampati con piste che si comportino come vere e proprie linee di trasmissione.
35. R A D I O T E K N O S . . . . . . transcalc: semplice, risolve la maggior parte dei problemi, ` e una utilit` a del qucs wcalc: simile, forse pi` u accurato e con differenti modelli e qualcosa in pi` u (licenza FreeBSD). atlc: Arbitrary Transmission Line Calculator calcola l’impedenza di qualsiasi forma riusciate a disegnare! Ovviamente non fa la sintesi. http://transcalc.sourceforge.net/ http://wcalc.sourceforge.net/ http://atlc.sourceforge.net/
36. R A D I O T E K N O S . . . . . . Carta di Smith: gsmc
37. R A D I O T E K N O S . . . . . . NEC - Numerical Electric Code http://www.nec2.org/
38. R A D I O T E K N O S . . . . . . wwwhome.cs.utwente.nl/~ptdeboer/ham/xnecview/
39. R A D I O T E K N O S . . . . . . Un po’ di meccanica: qcad
40. R A D I O T E K N O S . . . . . . FreeCAD (3D!)
41. R A D I O T E K N O S . . . . . . Qualche esempio di progetto . . . dal vivo
42. R A D I O T E K N O S . . . . . . Domande? lapoCHIOCCIOLINAradioteknos.it