集成ZigBee 的射频实现与测试

B和Explorer16演示电路板)ZigBee无线电模块/测试电路板与MDO4000系列混合域示波器之间的测试连接。
 
集成的射频测试验证
 
一旦选择了无线实现方式，进行了相应的PCB布线，编写了必要的软件，那么需要进行大量的测试，以保证良好的通信：对许多应用来说，无线系统与产品其它部分之间要进行串行通信。例如，MicrochipIC和模块采用4线SPI连接，控制射频IC和相关组件，如功放。需要使用SPI命令，设置内部寄存器，选择频率信道、输出功率电平及许多其它工作参数。SPI还用来控制通用端口引脚，这些引脚控制着功放器或其它器件。SPI还用来把数据包发送到IC或模块，发送命令传送数据包。接收机数据也通过SPI总线返回。
 
微控制器中的软件(不管是集成还是分开)需要提供更高级的协议(ZigBee或其它协议)，及控制无线系统的供电，运行产品的其它方面。在许多应用中，无线传输的定时至关重要，以便产品的某个其它部分正在工作，消耗电源电压时，射频电路不会发射信号。
 
为了说明验证射频工作所要完成的一些测试，我们使用带有Explorere16演示电路板的Microchip Technologies IEEE802.15.4放大无线模块(MRF24J40MB)。这些屏幕显示是使用泰克MDO4000系列多域示波器获得的，可以以时间相关的方式同时查看RF信号、模拟信号和数字信号。设置和数据命令从PC发送，允许手动控制。图3显示了测试设置。注意我们直接连接到射频部分，方便电源测量和其它测量。同样，可以使用校准后的天线，进行RF测量验证射频工作的一些关键测试有：
 
RF测量和电源测量-泰克MDO4000系列混合域示波器的独特之处在于，它允许同时查看射频频谱和电源，如图4所示。

 
图4.时域画面和频域画面。橙色条表示频域画面相对于时域测量的频谱时间。

IEEE802.15.4(包括ZigBee)的信道间隔为5MHz。20dB信道带宽应明显低于信道间隔。如图所示，测得的占用带宽是2.3MHz。输出功率约为预计的20dBm。屏幕下半部分显示了输出频谱，屏幕上显示了带宽和功率的直接测量结果。测试电缆在这个频率范围内损耗约2dB，因此功率测量位于预计范围内。
 
屏幕上半部分底部的橙色条表明了显示频谱曲线的时间周期。频谱时间是窗函数因数除以分辨率带宽。在本例中，我们使用默认的KaiserFFT函数(因数为2.23)，RBW为11kHz，则频谱时间约为200us。在时域窗口中移动频谱条，可以在数据包传输期间观察和测量数据。只有在启动无线数据包发射之后，这一采集才是相关的。
 
泰克MDO4000系列示波器RF采集可以测量RF信号的功率和占用带宽。由于它还捕获了RF采集的时间记录，因此可以使用数字下变频生成I(实数)和Q(虚数)数据。每个I和Q数据样点表示当前中心频率RF输入的瞬时偏差。通过这一分析，可以从记录的数据中计算出RF幅度随时间的变化。