Post on 05-Dec-2014
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R A D I O T E KNOS
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Progettazione RF con strumenti sw liberi
Lapo Pieri
Radioteknos
develer workshop - 21/01/2013
R A D I O T E KNOS
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RF significa “RadioFrequenza”ma cosa significa radiofrequenza, veramente?
• Zigbee?
• 802.11qualcosa?
• WiFi?
• RFID?
Anche, ma non solo. . .
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RF significa “RadioFrequenza”ma cosa significa radiofrequenza, veramente?
• Zigbee?
• 802.11qualcosa?
• WiFi?
• RFID?
Anche, ma non solo. . .
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RF significa “RadioFrequenza”ma cosa significa radiofrequenza, veramente?
• Zigbee?
• 802.11qualcosa?
• WiFi?
• RFID?
Anche, ma non solo. . .
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Quindi non solo SoC (Sistem on Chip) ma anche:
• “vecchi” sistemi di trasmissione radio (radio FM, radio mobiliper squadre operative, ecc. . . )
• comunicazioni via satellite
• apricancello radio, termometro esterno su stazione meteodomestica
• 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 aperdite dielettriche, ad induzione magnetica, ecc. . .
E tutto quello che vi viene in mente pensando a come trasferireinformazione o potenza da qua a la senza che ci sia un conduttoreelettrico
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Quindi non solo SoC (Sistem on Chip) ma anche:
• “vecchi” sistemi di trasmissione radio (radio FM, radio mobiliper squadre operative, ecc. . . )
• comunicazioni via satellite
• apricancello radio, termometro esterno su stazione meteodomestica
• 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 aperdite dielettriche, ad induzione magnetica, ecc. . .
E tutto quello che vi viene in mente pensando a come trasferireinformazione o potenza da qua a la senza che ci sia un conduttoreelettrico
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Quindi non solo SoC (Sistem on Chip) ma anche:
• “vecchi” sistemi di trasmissione radio (radio FM, radio mobiliper squadre operative, ecc. . . )
• comunicazioni via satellite
• apricancello radio, termometro esterno su stazione meteodomestica
• 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 aperdite dielettriche, ad induzione magnetica, ecc. . .
E tutto quello che vi viene in mente pensando a come trasferireinformazione o potenza da qua a la senza che ci sia un conduttoreelettrico
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La progettazione rf
Un lavoro che ha a che fare con il mondo fisico, con la materia emolto meno con l’aspetto logico delle cose (anche semicrocontrollori e dsp stanno entrando in maniera imponente nelleradio)Un lavoro in cui:
• prima si fa qualche prova con vecchi prototipi oriarrangiamenti varı
• poi si progetta
• infine si fanno dei prototipi
• quindi prove, misure e valutazione e molto probabilmenteoccorre fare qualche ciclo dei due punti precedenti
Almeno cosı e come faccio io
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La progettazione rf
Un lavoro che ha a che fare con il mondo fisico, con la materia emolto meno con l’aspetto logico delle cose (anche semicrocontrollori e dsp stanno entrando in maniera imponente nelleradio)Un lavoro in cui:
• prima si fa qualche prova con vecchi prototipi oriarrangiamenti varı
• poi si progetta
• infine si fanno dei prototipi
• quindi prove, misure e valutazione e molto probabilmenteoccorre fare qualche ciclo dei due punti precedenti
Almeno cosı e come faccio io
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La progettazione rf
Un lavoro che ha a che fare con il mondo fisico, con la materia emolto meno con l’aspetto logico delle cose (anche semicrocontrollori e dsp stanno entrando in maniera imponente nelleradio)Un lavoro in cui:
• prima si fa qualche prova con vecchi prototipi oriarrangiamenti varı
• poi si progetta
• infine si fanno dei prototipi
• quindi prove, misure e valutazione e molto probabilmenteoccorre fare qualche ciclo dei due punti precedenti
Almeno cosı e come faccio io
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In oggni caso per la progettazione ci vuole il sw e quindichiacchieriamo di quello
L’ubriacatura da simulazioni negli anni ’90: troppi (sedicenti)progettisti non conoscevano quel corollario alla legge di Murphyche dice:
Confondere la realta con un modello matematico e comeandare al ristorante e mangiare il menu
Tanto piu vero quanto ci si sposti dal lato logico a quello fisicodelle cose e della tecnica
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In oggni caso per la progettazione ci vuole il sw e quindichiacchieriamo di quello
L’ubriacatura da simulazioni negli anni ’90: troppi (sedicenti)progettisti non conoscevano quel corollario alla legge di Murphyche dice:
Confondere la realta con un modello matematico e comeandare al ristorante e mangiare il menu
Tanto piu vero quanto ci si sposti dal lato logico a quello fisicodelle cose e della tecnica
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Su una delle maggiori riviste del settore, il Microwave Journal(www.microwavejournal.com) del luglio 2012, un guru (ChrisMarki) si esprimeva cosı :
Don’t fall in love with your CAD software, sometimes itlies! Real life testing will keep your software honest
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Nonostante questo iniziamo a parlare di software!
Ma prima un breve richiamo a cosa si intenda realmente con
sw libero.
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Nonostante questo iniziamo a parlare di software!
Ma prima un breve richiamo a cosa si intenda realmente con
sw libero.
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• “Free as in freedom”, in italiano il concetto e piu facile daspiegare (. . . forse)
• Varie forme di sw rilasciato senza pagare o giu di lı
• Le quattro liberta del sw libero
1. Liberta d’uso: il sw deve poter essere eseguito per qualsiasiscopo
2. Liberta di ridistribuzione: il sw deve poter essere copiato eridistribuito (gratuitamente o meno)
3. Liberta modifica: il sw deve poter essere studiato emodificato a piacimento e secondo necessita
4. Liberta di ridistribuzione delle versioni modificate
• Viralita. . .
R A D I O T E KNOS
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• “Free as in freedom”, in italiano il concetto e piu facile daspiegare (. . . forse)
• Varie forme di sw rilasciato senza pagare o giu di lı
• Le quattro liberta del sw libero
1. Liberta d’uso: il sw deve poter essere eseguito per qualsiasiscopo
2. Liberta di ridistribuzione: il sw deve poter essere copiato eridistribuito (gratuitamente o meno)
3. Liberta modifica: il sw deve poter essere studiato emodificato a piacimento e secondo necessita
4. Liberta di ridistribuzione delle versioni modificate
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• “Free as in freedom”, in italiano il concetto e piu facile daspiegare (. . . forse)
• Varie forme di sw rilasciato senza pagare o giu di lı
• Le quattro liberta del sw libero
1. Liberta d’uso: il sw deve poter essere eseguito per qualsiasiscopo
2. Liberta di ridistribuzione: il sw deve poter essere copiato eridistribuito (gratuitamente o meno)
3. Liberta modifica: il sw deve poter essere studiato emodificato a piacimento e secondo necessita
4. Liberta di ridistribuzione delle versioni modificate
• Viralita. . .
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• “Free as in freedom”, in italiano il concetto e piu facile daspiegare (. . . forse)
• Varie forme di sw rilasciato senza pagare o giu di lı
• Le quattro liberta del sw libero
1. Liberta d’uso: il sw deve poter essere eseguito per qualsiasiscopo
2. Liberta di ridistribuzione: il sw deve poter essere copiato eridistribuito (gratuitamente o meno)
3. Liberta modifica: il sw deve poter essere studiato emodificato a piacimento e secondo necessita
4. Liberta di ridistribuzione delle versioni modificate
• Viralita. . .
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• “Free as in freedom”, in italiano il concetto e piu facile daspiegare (. . . forse)
• Varie forme di sw rilasciato senza pagare o giu di lı
• Le quattro liberta del sw libero
1. Liberta d’uso: il sw deve poter essere eseguito per qualsiasiscopo
2. Liberta di ridistribuzione: il sw deve poter essere copiato eridistribuito (gratuitamente o meno)
3. Liberta modifica: il sw deve poter essere studiato emodificato a piacimento e secondo necessita
4. Liberta di ridistribuzione delle versioni modificate
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• “Free as in freedom”, in italiano il concetto e piu facile daspiegare (. . . forse)
• Varie forme di sw rilasciato senza pagare o giu di lı
• Le quattro liberta del sw libero
1. Liberta d’uso: il sw deve poter essere eseguito per qualsiasiscopo
2. Liberta di ridistribuzione: il sw deve poter essere copiato eridistribuito (gratuitamente o meno)
3. Liberta modifica: il sw deve poter essere studiato emodificato a piacimento e secondo necessita
4. Liberta di ridistribuzione delle versioni modificate
• Viralita. . .
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• “Free as in freedom”, in italiano il concetto e piu facile daspiegare (. . . forse)
• Varie forme di sw rilasciato senza pagare o giu di lı
• Le quattro liberta del sw libero
1. Liberta d’uso: il sw deve poter essere eseguito per qualsiasiscopo
2. Liberta di ridistribuzione: il sw deve poter essere copiato eridistribuito (gratuitamente o meno)
3. Liberta modifica: il sw deve poter essere studiato emodificato a piacimento e secondo necessita
4. Liberta di ridistribuzione delle versioni modificate
• Viralita. . .
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Un po’ di storia: la mia :-)
. . . e le sue conseguenze finali
• ragionare e studiare prima di dare in pasto ad uno strumentodi calcolo il problema
• il sw e uno strumento, non un oracolo o un toccasana
• poco sw ma buono, scelto e selezionato con cura
• quindi: investire!
• quando si puo se ne scrive anche o comunque si aiuta nellosviluppo in qualche modo
• e infine quello che si puo fare con il sw libero si fa, per ilresto. . . pace!
E poi qualcosina di non libero sul mio PC c’e. . . Xilinx ISE, Agilent AppCad (solo perprovarlo), Texas SmartRF Studio, emGine (solo per vedere cosa fosse)
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Un po’ di storia: la mia :-)
. . . e le sue conseguenze finali
• ragionare e studiare prima di dare in pasto ad uno strumentodi calcolo il problema
• il sw e uno strumento, non un oracolo o un toccasana
• poco sw ma buono, scelto e selezionato con cura
• quindi: investire!
• quando si puo se ne scrive anche o comunque si aiuta nellosviluppo in qualche modo
• e infine quello che si puo fare con il sw libero si fa, per ilresto. . . pace!
E poi qualcosina di non libero sul mio PC c’e. . . Xilinx ISE, Agilent AppCad (solo perprovarlo), Texas SmartRF Studio, emGine (solo per vedere cosa fosse)
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Un po’ di storia: la mia :-)
. . . e le sue conseguenze finali
• ragionare e studiare prima di dare in pasto ad uno strumentodi calcolo il problema
• il sw e uno strumento, non un oracolo o un toccasana
• poco sw ma buono, scelto e selezionato con cura
• quindi: investire!
• quando si puo se ne scrive anche o comunque si aiuta nellosviluppo in qualche modo
• e infine quello che si puo fare con il sw libero si fa, per ilresto. . . pace!
E poi qualcosina di non libero sul mio PC c’e. . . Xilinx ISE, Agilent AppCad (solo perprovarlo), Texas SmartRF Studio, emGine (solo per vedere cosa fosse)
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I motivi di questa chiacchierata
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C’e un vero e proprio dominio del sw proprietario per questosettore.Anche chi non sia ideologicamente vicino al sw libero puo esserneattratto perlomeno per queste caratteristiche del sw proprietario:
• i costi
• le librerie proprietarie
• maggiore disponibilita per versioni per piattaforme M$-Win
• conseguenti malfunzionamenti e instabilita legate al s.o.
• difficolta di personalizzazione e soprattutto nel pre epost-processing (a meno di sw di fascia alta)
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SW libero per RF
Un pacchettone unico che faccia tutto? Oppure, nel vecchio sitle*nix, una cassetta degli attrezzi ognuno incastrabile con l’altro perpoter ottenere veramente il risultato che vuole il progettista e nonquello che piace alla casa di sw?
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SW libero per RF
Un pacchettone unico che faccia tutto? Oppure, nel vecchio sitle*nix, una cassetta degli attrezzi ognuno incastrabile con l’altro perpoter ottenere veramente il risultato che vuole il progettista e nonquello che piace alla casa di sw?
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Disegno di schemi e circuiti stampati
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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
120C3
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
82C7
33p
+12V
FILE: REVISION:
DRAWN BY: PAGE OF
TITLE
C8
NM
L5
18n
C9
3p3
C10
10p2
1
CONN2
OUT
1
CONN3
+12V
1 2
C11
4u7
+12V
Lapo Pieri (lapo_pieri@virgilio.it)
NAX
1.0driver-1.sch
1 1
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gEDA - gschem & GNU/PCB
gEDA homepage: http://www.geda.seul.org
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Problemi che persistono:
• Scarsissima diffusione
• Solo su piattaforma GNU/Linux
• No software house, No assistenza tecnica (ma gli sviluppatoriascoltano gli utenti)
• Va messo a punto secondo le proprie esigenze
• Diffidenza
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Problemi che persistono:
• Scarsissima diffusione
• Solo su piattaforma GNU/Linux
• No software house, No assistenza tecnica (ma gli sviluppatoriascoltano gli utenti)
• Va messo a punto secondo le proprie esigenze
• Diffidenza
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Calcolo di linee di trasmissione: transcalc, wcalc, atlc
Ormai le linee di trasmissione non sono piu solo per gli specialistidelle radiofrequenze: le moderne tecniche digitali e dispositivisempre piu veloci richiedono circuiti stampati con piste che sicomportino come vere e proprie linee di trasmissione.
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transcalc: semplice, risolve la maggior parte dei problemi, e unautilita del qucs
wcalc: simile, forse piu accurato e con differenti modelli equalcosa in piu (licenza FreeBSD).
atlc: Arbitrary Transmission Line Calculator calcolal’impedenza di qualsiasi forma riusciate a disegnare!Ovviamente non fa la sintesi.
http://transcalc.sourceforge.net/
http://wcalc.sourceforge.net/
http://atlc.sourceforge.net/
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Carta di Smith: gsmc
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Simulazione circuitale: spice, qucs (e molti altri)
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Brevissimo cenno ai simultaori che hanno fatto storia (almeno diquelli che mi sono passati fra le mani):
• spice
• microcap
• touchstone
• puff
• compact scope
• microwave office
• Ansoft designer
• Agilent mds/ads
• qucs!
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Brevissimo cenno ai simultaori che hanno fatto storia (almeno diquelli che mi sono passati fra le mani):
• spice
• microcap
• touchstone
• puff
• compact scope
• microwave office
• Ansoft designer
• Agilent mds/ads
• qucs!
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Il primo SPICE I fu rilasciato nel 1973, poi ce ne sono state varieversioni, negli anni ’90 si usava ancora abbastanza lo SPICE IIIoriginale rilasciato dalla Universita Berkeley nel 1989.Anche se nato come Simulation Program with Integrated CircuitEmphasis per lo sviluppo di circuiti integrati e sempre statoutilizzato anche per circuiti discreti.
Non si tratta propriamente di sw libero. . . (Licenza Berkeley)
Comunque e stato uno dei primi e ne sono derivati molti clonio simili anche sotto licenza GNU/GPL.
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Quasi Universal Circuit Simulator
• simulatore misto
• originariamente pensato per le radiofrequenze
• separazione fra nucleo di calcolo e interfaccia
• interfaccia non molto buona
• versioni stabili con le qt3 (vecchie!) e difficilemente installabilima disponibile nuova versione (via svn) con le qt4
http://qucs.sourceforge.net/
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Utilita del QUCS
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NEC - Numerical Electric Code
http://www.nec2.org/
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wwwhome.cs.utwente.nl/~ptdeboer/ham/xnecview/
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Un po’ di meccanica: qcad
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FreeCAD (3D!)
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Qualche esempio di progetto
. . . dal vivo
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Domande?
lapoCHIOCCIOLINAradioteknos.it