ZigBee系统结构与射频性能分析及其射频测试方法

机性能测试。发射机射频的主要需求分为两部分：保证有用信道中发射信号的质量和防止来自于无用发射 的频率分量。接收机应具有对抗大范围干扰信号的能力，从而保证有用信号可靠解调，并避免传输的过度敏感。下面详细介绍ZigBee的发射测试和接收测试。

（1）发射机测试

发射机测试原理：分析发射机发射信号，首先要用一个理想的接收机把发射信号变成数字的基带信号。然后在数字中进行信号处理，得出相应的指标。实际测试时，一 般利用高性能的频谱仪或信号分析仪作为理想的接收机。经过理想接收机并AD转换后得到IO数据，对这些数据进行一系列的脉冲成形滤波、内插、抽取就会得到 初始的测量信号，然后还需要对测量信号进行幅度、相位和频率，以及时间的修正以得到修正测量信号，然后对测量信号进行解扰、解扩、解调、再调制、再扩频、 再加扰，经过成形滤波器就得到了参考信号，最后通过修正测量信号和参考信号的比较计算就得到了信道内测量的各个指标。

对于发射机，在发射机测试指标里主要包括如下测试项目：

●发射机信号输出功率

发射机发射功率应不干扰其他设备和系统，因此ZigBee 的输出功率一定要满足指标要求。不同地区的最大发射功率在相应的频段上是不同的，在中国最大发射功率为10mW（EIRP）。

●功率升降

●频谱发射模板

对于无线数据通信ZigBee 来说，发射机的频谱发射模板及杂散发射特性直接影响其对现存的无线电业务造成干扰。发射机频谱功率应低于规定的限值，在我国频谱功率模板限值如表1 所示。对于相对限值和绝对限值，平均功率谱均值的测量均采用100kHz 的分辨率带宽。对于相对限值参考功率为中心频率fc±600kHz最高的平均功率谱密度。

表1 最大发射功率状态发射杂散

●发射杂散

发射机杂散辐射是由于非期望的发射机现象引起的（例如谐波辐射、寄生辐射、互调产物），但是不包括带外辐射。杂散辐射限值仅限于从信道边缘开始计算，大于有用带宽2.5 倍的频率范围。为了改善测量精度、灵敏度和效率，分辨率带宽可以小于测量带宽。

●中心频率容限

发射中心频率容忍度应在频率最大值的±40ppm范围内。

●星座图误差

●误差矢量幅度（EVM）

EVM指的是误差向量（包括幅度和相位的失量），表征在一个给定时刻理想无误差基准信号（物理层规范参考信号）与实际发射信号的向量差（见图2）。从EVM参数中，我们可以了解到一个输出信号的幅度误差和相位误差。

图2 误差矢量计算

图2误差矢量计算EVM是衡量一个RF 系统总体调制质量的指标，定义为信号星座图上测量信号与理想信号之间的误差，用来表示发射器的调制精度，调制解调器、PA、混频器、收发器等对它都会有影响。发射机调制的准确度决定于EVM 的测量。当测量1000 码片时发射机的EVM应小于35%。接收到的实际发送信号应在接收系统恢复后的基带IQ码片上测量。

（2）接收机测试

接收机测试原理：接收机测试目的是为了评估无线数据通信接收部分整体性能是否符合设计和验收要求。一般情况下测试端口位于射频输入端口，采用标准信号源产生射频测试信号，馈入接收机，然后对输出码流进行测试以对接收机性能进行评估。

在接收机测试指标里主要包括如下测试项目：

●符号错误容限

在我国采用780MHz 频段O-QPSK/MPSK 调制的物理层符号速率应为62.5ksymbol/s，此时符号精度为± 40ppm。

●接收机灵敏度

接收机灵敏度是指满足一定的接收包错误率的情况下，接收机的最小输入功率。在满足表2 条件下设备具有达到-85dBm或更好的灵敏度。

表2 接收机要求

●最大输入电平

接收机的最大输入电平是接收机期望信号在接收机输入端，满足表2 要求的最大输入功率。接收机的最大输入电平应大于等于-20dBm。

●接收机阻塞

阻塞特性指的是在期望信道之外存在干扰信号的情况下，干扰信号使接收有用信号质量下降幅度不超过接收机PER限值，即PEB<1%。其中，相邻信道为所需信道任意一边最近的信道，备用信道为相邻信道的下一信道。

相邻信道抗干扰应按如下方法测量：所需信道应按定义的780MHz O-QPSK/MPSK PHY 信号配置，信号功率应设为比测得的最大允许的接收机灵敏度大3dB。

●能量检测

信道能量检测为网络层提供信道选择依据。主要测量目标信道中接收信号的功率强度，由于这个检测本身不进行解码操作，所以检测结果是有效信号功率和噪声信号功率之和。

●链路质量指示（LQI）

链 路质量指示为网络层或应用层提供接收数据帧时无线信号的强度和质量信息，与信道能量检测不同的是，它要对信号进行解