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Presentazione del workshop di Lapo Pieri - 21 gennaio 2013

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  • 1. Progettazione RF con strumenti sw liberi Lapo Pieri Radioteknos develer workshop - 21/01/2013 S O N K R A D I O T E . . . . . .
  • 2. RF significa “RadioFrequenza” ma cosa significa radiofrequenza, veramente?• Zigbee?• 802.11qualcosa?• WiFi?• RFID? Anche, ma non solo. . . S O N K R A D I O T E . . . . . .
  • 3. RF significa “RadioFrequenza” ma cosa significa radiofrequenza, veramente?• Zigbee?• 802.11qualcosa?• WiFi?• RFID? Anche, ma non solo. . . S O N K R A D I O T E . . . . . .
  • 4. RF significa “RadioFrequenza” ma cosa significa radiofrequenza, veramente?• Zigbee?• 802.11qualcosa?• WiFi?• RFID? Anche, ma non solo. . . S O N K R A D I O T E . . . . . .
  • 5. Quindi non solo SoC (Sistem on Chip) ma anche: • “vecchi” sistemi di trasmissione radio (radio FM, 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 trasferireinformazione o potenza da qua a l` senza che ci sia un conduttore a O S Nelettrico R A D I O T E K . . . . . .
  • 6. Quindi non solo SoC (Sistem on Chip) ma anche: • “vecchi” sistemi di trasmissione radio (radio FM, 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 trasferireinformazione o potenza da qua a l` senza che ci sia un conduttore a O S Nelettrico R A D I O T E K . . . . . .
  • 7. Quindi non solo SoC (Sistem on Chip) ma anche: • “vecchi” sistemi di trasmissione radio (radio FM, 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 trasferireinformazione o potenza da qua a l` senza che ci sia un conduttore a O S Nelettrico R A D I O T E K . . . . . .
  • 8. La progettazione rfUn 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 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 SAlmeno cos` ` come faccio io ı e N O K R A D I O T E . . . . . .
  • 9. La progettazione rfUn 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 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 SAlmeno cos` ` come faccio io ı e N O K R A D I O T E . . . . . .
  • 10. La progettazione rfUn 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 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 SAlmeno cos` ` come faccio io ı e N O K R A D I O T E . . . . . .
  • 11. In oggni caso per la progettazione ci vuole il sw e quindichiacchieriamo di quelloL’ubriacatura da simulazioni negli anni ’90: troppi (sedicenti)progettisti non conoscevano quel corollario alla legge di Murphyche dice: Confondere la realt` con un modello matematico ` come a e andare al ristorante e mangiare il men` uTanto pi` vero quanto ci si sposti dal lato logico a quello fisico udelle cose e della tecnica S O N K R A D I O T E . . . . . .
  • 12. In oggni caso per la progettazione ci vuole il sw e quindichiacchieriamo di quelloL’ubriacatura da simulazioni negli anni ’90: troppi (sedicenti)progettisti non conoscevano quel corollario alla legge di Murphyche dice: Confondere la realt` con un modello matematico ` come a e andare al ristorante e mangiare il men` uTanto pi` vero quanto ci si sposti dal lato logico a quello fisico udelle cose e della tecnica S O N K R A D I O T E . . . . . .
  • 13. Su una delle maggiori riviste del settore, il Microwave Journal(www.microwavejournal.com) del luglio 2012, un guru (ChrisMarki) si esprimeva cos` : ı Don’t fall in love with your CAD software, sometimes it lies! Real life testing will keep your software honest S O N K R A D I O T E . . . . . .
  • 14. Nonostante questo iniziamo a parlare di software!Ma prima un breve richiamo a cosa si intenda realmente con sw libero. S O N K R A D I O T E . . . . . .
  • 15. Nonostante questo iniziamo a parlare di software!Ma prima un breve richiamo a cosa si intenda realmente con sw libero. S O N K R A D I O T E . . . . . .
  • 16. • “Free as in freedom”, in italiano il concetto ` pi` facile da e u spiegare (. . . forse)• Varie forme di sw rilasciato senza pagare o gi` di l` u ı• Le quattro libert` del sw libero a 1. Libert` d’uso: il sw deve poter essere eseguito per qualsiasi a scopo 2. Libert` di ridistribuzione: il sw deve poter essere copiato e a ridistribuito (gratuitamente o meno) 3. Libert` modifica: il sw deve poter essere studiato e a modificato a piacimento e secondo necessit` a 4. Libert` di ridistribuzione delle versioni modificate a• Viralit`. . . a S O N K R A D I O T E . . . . . .
  • 17. • “Free as in freedom”, in italiano il concetto ` pi` facile da e u spiegare (. . . forse)• Varie forme di sw rilasciato senza pagare o gi` di l` u ı• Le quattro libert` del sw libero a 1. Libert` d’uso: il sw deve poter essere eseguito per qualsiasi a scopo 2. Libert` di ridistribuzione: il sw deve poter essere copiato e a ridistribuito (gratuitamente o meno) 3. Libert` modifica: il sw deve poter essere studiato e a modificato a piacimento e secondo necessit` a 4. Libert` di ridistribuzione delle versioni modificate a• Viralit`. . . a S O N K R A D I O T E . . . . . .
  • 18. • “Free as in freedom”, in italiano il concetto ` pi` facile da e u spiegare (. . . forse)• Varie forme di sw rilasciato senza pagare o gi` di l` u ı• Le quattro libert` del sw libero a 1. Libert` d’uso: il sw deve poter essere eseguito per qualsiasi a scopo 2. Libert` di ridistribuzione: il sw deve poter essere copiato e a ridistribuito (gratuitamente o meno) 3. Libert` modifica: il sw deve poter essere studiato e a modificato a piacimento e secondo necessit` a 4. Libert` di ridistribuzione delle versioni modificate a• Viralit`. . . a S O N K R A D I O T E . . . . . .
  • 19. • “Free as in freedom”, in italiano il concetto ` pi` facile da e u spiegare (. . . forse)• Varie forme di sw rilasciato senza pagare o gi` di l` u ı• Le quattro libert` del sw libero a 1. Libert` d’uso: il sw deve poter essere eseguito per qualsiasi a scopo 2. Libert` di ridistribuzione: il sw deve poter essere copiato e a ridistribuito (gratuitamente o meno) 3. Libert` modifica: il sw deve poter essere studiato e a modificato a piacimento e secondo necessit` a 4. Libert` di ridistribuzione delle versioni modificate a• Viralit`. . . a S O N K R A D I O T E . . . . . .
  • 20. • “Free as in freedom”, in italiano il concetto ` pi` facile da e u spiegare (. . . forse)• Varie forme di sw rilasciato senza pagare o gi` di l` u ı• Le quattro libert` del sw libero a 1. Libert` d’uso: il sw deve poter essere eseguito per qualsiasi a scopo 2. Libert` di ridistribuzione: il sw deve poter essere copiato e a ridistribuito (gratuitamente o meno) 3. Libert` modifica: il sw deve poter essere studiato e a modificato a piacimento e secondo necessit` a 4. Libert` di ridistribuzione delle versioni modificate a• Viralit`. . . a S O N K R A D I O T E . . . . . .
  • 21. • “Free as in freedom”, in italiano il concetto ` pi` facile da e u spiegare (. . . forse)• Varie forme di sw rilasciato senza pagare o gi` di l` u ı• Le quattro libert` del sw libero a 1. Libert` d’uso: il sw deve poter essere eseguito per qualsiasi a scopo 2. Libert` di ridistribuzione: il sw deve poter essere copiato e a ridistribuito (gratuitamente o meno) 3. Libert` modifica: il sw deve poter essere studiato e a modificato a piacimento e secondo necessit` a 4. Libert` di ridistribuzione delle versioni modificate a• Viralit`. . . a S O N K R A D I O T E . . . . . .
  • 22. • “Free as in freedom”, in italiano il concetto ` pi` facile da e u spiegare (. . . forse)• Varie forme di sw rilasciato senza pagare o gi` di l` u ı• Le quattro libert` del sw libero a 1. Libert` d’uso: il sw deve poter essere eseguito per qualsiasi a scopo 2. Libert` di ridistribuzione: il sw deve poter essere copiato e a ridistribuito (gratuitamente o meno) 3. Libert` modifica: il sw deve poter essere studiato e a modificato a piacimento e secondo necessit` a 4. Libert` di ridistribuzione delle versioni modificate a• Viralit`. . . a S O N K R A D I O T E . . . . . .
  • 23. Un po’ di storia: la mia :-) . . . e le sue conseguenze finali • ragionare e studiare prima di dare in pasto ad uno strumento di calcolo il problema • il sw ` uno strumento, non un oracolo o un toccasana e • poco sw ma buono, scelto e selezionato con cura • quindi: investire! • quando si pu` se ne scrive anche o comunque si aiuta nello o sviluppo in qualche modo • e infine quello che si pu` fare con il sw libero si fa, per il o resto. . . pace! SE poi qualcosina di non libero sul mio PC c’`. . . Xilinx ISE, Agilent AppCad (solo per e O N provarlo), Texas SmartRF Studio, emGine (solo per vedere cosa fosse) R A D I O T E K . . . . . .
  • 24. Un po’ di storia: la mia :-) . . . e le sue conseguenze finali • ragionare e studiare prima di dare in pasto ad uno strumento di calcolo il problema • il sw ` uno strumento, non un oracolo o un toccasana e • poco sw ma buono, scelto e selezionato con cura • quindi: investire! • quando si pu` se ne scrive anche o comunque si aiuta nello o sviluppo in qualche modo • e infine quello che si pu` fare con il sw libero si fa, per il o resto. . . pace! SE poi qualcosina di non libero sul mio PC c’`. . . Xilinx ISE, Agilent AppCad (solo per e O N provarlo), Texas SmartRF Studio, emGine (solo per vedere cosa fosse) R A D I O T E K . . . . . .
  • 25. Un po’ di storia: la mia :-) . . . e le sue conseguenze finali • ragionare e studiare prima di dare in pasto ad uno strumento di calcolo il problema • il sw ` uno strumento, non un oracolo o un toccasana e • poco sw ma buono, scelto e selezionato con cura • quindi: investire! • quando si pu` se ne scrive anche o comunque si aiuta nello o sviluppo in qualche modo • e infine quello che si pu` fare con il sw libero si fa, per il o resto. . . pace! SE poi qualcosina di non libero sul mio PC c’`. . . Xilinx ISE, Agilent AppCad (solo per e O N provarlo), Texas SmartRF Studio, emGine (solo per vedere cosa fosse) R A D I O T E K . . . . . .
  • 26. I motivi di questa chiacchierata S O N K R A D I O T E . . . . . .
  • 27. C’` un vero e proprio dominio del sw proprietario per questo esettore.Anche chi non sia ideologicamente vicino al sw libero pu` esserne oattratto perlomeno per queste caratteristiche del sw proprietario: • i costi • le librerie proprietarie • maggiore disponibilit` per versioni per piattaforme M$-Win a • conseguenti malfunzionamenti e instabilit` legate al s.o. a • difficolt` di personalizzazione e soprattutto nel pre e a post-processing (a meno di sw di fascia alta) S O N K R A D I O T E . . . . . .
  • 28. SW libero per RFUn 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? S O N K R A D I O T E . . . . . .
  • 29. SW libero per RFUn 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? S O N K R A D I O T E . . . . . .
  • 30. Disegno di schemi e circuiti stampati S O N K R A D I O T E . . . . . .
  • 31. S O N K R A D I O T E. . . . . .
  • 32. +12V +12V R4 R9 C3 120 C7 82 33p 33p L2 L4 22n 47n CONN1 C1 C2 C5 C10 CONN2 L1 R1 L3 R6 L5 1 1 6n8 6n8 18n 27p 10k 8p2 8p2 15k 10pIN 2 2 OUT R5 C4 3 3 C8 C9 2 Q1 2 Q2 NM 68 NM 3p3 BFG520 1 4 BFG591 1 4 R2 R3 R7 R8 C6 NM 10 10 10 10 +12V CONN3 C11 1 2 1 4u7 +12V Lapo Pieri (lapo_pieri@virgilio.it) TITLE FILE: driver-1.sch REVISION: 1.0 PAGE 1 OF 1 DRAWN BY: NAX S O N K R A D I O T E . . . . . .
  • 33. S O N K R A D I O T E. . . . . .
  • 34. S O N K R A D I O T E. . . . . .
  • 35. S O N K R A D I O T E. . . . . .
  • 36. gEDA - gschem & GNU/PCBgEDA homepage: http://www.geda.seul.org S O N K R A D I O T E . . . . . .
  • 37. 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 S O N K R A D I O T E . . . . . .
  • 38. 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 S O N K R A D I O T E . . . . . .
  • 39. Calcolo di linee di trasmissione: transcalc, wcalc, atlcOrmai le linee di trasmissione non sono pi` solo per gli specialisti udelle radiofrequenze: le moderne tecniche digitali e dispositivisempre pi` veloci richiedono circuiti stampati con piste che si ucomportino come vere e proprie linee di trasmissione. S O N K R A D I O T E . . . . . .
  • 40. transcalc: semplice, risolve la maggior parte dei problemi, ` una e utilit` del qucs a wcalc: simile, forse pi` accurato e con differenti modelli e u qualcosa in pi` (licenza FreeBSD). u 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/ S O N K R A D I O T E . . . . . .
  • 41. Carta di Smith: gsmc S O N K R A D I O T E . . . . . .
  • 42. Simulazione circuitale: spice, qucs (e molti altri) S O N K R A D I O T E . . . . . .
  • 43. 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! S O N K R A D I O T E . . . . . .
  • 44. 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! S O N K R A D I O T E . . . . . .
  • 45. 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 Universit` Berkeley nel 1989. aAnche se nato come Simulation Program with Integrated CircuitEmphasis per lo sviluppo di circuiti integrati ` sempre stato eutilizzato anche per circuiti discreti.Non si tratta propriamente di sw libero. . . (Licenza Berkeley)Comunque ` stato uno dei primi e ne sono derivati molti cloni eo simili anche sotto licenza GNU/GPL. S O N K R A D I O T E . . . . . .
  • 46. 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 installabili ma disponibile nuova versione (via svn) con le qt4 S O N http://qucs.sourceforge.net/ R A D I O T E K . . . . . .
  • 47. Utilit` del QUCS a S O N K R A D I O T E . . . . . .
  • 48. NEC - Numerical Electric Code Shttp://www.nec2.org/ N O K R A D I O T E . . . . . .
  • 49. wwwhome.cs.utwente.nl/~ptdeboer/ham/xnecview/ S O N K R A D I O T E . . . . . .
  • 50. Un po’ di meccanica: qcad S O N K R A D I O T E . . . . . .
  • 51. FreeCAD (3D!) S O N K R A D I O T E . . . . . .
  • 52. Qualche esempio di progetto . . . dal vivo S O N K R A D I O T E . . . . . .
  • 53. Domande?lapoCHIOCCIOLINAradioteknos.it S O N K R A D I O T E . . . . . .