集成ZigBee无线电设计、检定和验证方案

的操作要求。混合域示波器允许解码对ZigBee模块的SPI命令。图5显示了SPI命令的数字捕获结果，时间范围与图2的时间范围相同。解码功能被启用，但在此时间范围内不可读。

图5。SPI数字信号（SPI - MOSI和MISO）的数据包解码被添加到显示中。

在本例中，模拟、数字和射频采集的触发条件为迹线4的漏极电流高于130 mA。中心左侧上方显示中的所有时域测量结果显示了在射频开启时在电流超出该水平前的事件。其中包括数字解码、模拟（电压和电流）及射频-时间关系。从这些信息可以看出，数字命令出现在射频事件发生前约600 ms时。

紫色迹线显示了被解码数据在时域中的位置。可使用平移和缩放功能来读取数字波形和被解码的数据。可读取或触发SPI（MISO）上的回读命令和数据，以确认命令正确和验证无线电的操作。

混合域示波器架构简化了SPI命令触发和相关射频事件间的测量。在图6中，触发事件现在变为SPI命令{37} ——无线电发射触发命令。时域显示上的标记显示了SPI命令至电流引出（在射频发射器开启之初）现在为1.768 ms。

图6。随后基于SPI命令的触发显示了命令和无线电开启开间的时延。

在前面图5中的例子中，命令至开启时延约为600 µs。图6中的实际事件时间长近三倍。这证明ZigBee无线电的行为在实际上符合IEEE 802.15.4的物理层性能要求之一。ZigBee无线电使用命令和开启事件之间的伪随机时延来启用无线电，以侦听其他ZigBee无线电发射器或其他无线电干扰信道。

寄存信号

在确认无线电的操作时，确保没有会导致干扰的寄存信号非常重要。图7显示在ZigBee工作频带中没有显著的寄存信号。请注意，此图的相关模块的发射频率设置为2.45 GHz频带的中心频率。标记功能在此被用于测量峰值信号。在分辨率带宽现在被设为100 kHz的情况下，频谱时间现在减小到刚刚超过20 ms。

图7。2.45 GHz的宽频扫描可提供关于整个ISM频带的信号视野。

寻找频谱其他部分中的信号也很重要。例如，下一步可能是看被发射信号的第二谐波的频率范围（在其仍然与射频传输开启期间的电流消耗的触发水平有关时）。在本例中，我们只在第二谐波中发现一个小信号，其他频率没有任何显著发现。标记所在位置的第二谐波信号比基波约低35 dB，这完全在适用此类无线电发现器的RCC规则的范围之内。

干扰

对于某些应用，使用天线来进行测量，以识别可能干扰所开发无线电的其他无线电来源是很有用的。在图8中，MDO使用了一个干扰天线来寻找可能的干扰无线电来源。中心频率为2.46 MHz的宽频信号来自位于同一座大楼中的Wi-Fi基站。该基站覆盖ZigBee无线电能够使用的大量信道。在针对该无线电模块的应用中，避免使用该频率附近的信道是明智的，因为ZigBee无线电的射程可能受到影响，或者无线电信号被完全阻截。

图8。显示无线局域网干扰信号，以评估互操作性测试期间的影响。

在本例中，射频触发器只使用了MDO的频谱分析仪选项来捕获感兴趣频带中的信号。主要参考标记显示这是一个相当强的信号。手动标记（a）和（b）是干扰源的频率范围的读数。此干扰的频率范围和功率会使ZigBee信道17-19不可用。当然，包括ZigBee在内的大多数协议将会扫描此类干扰并将操作移动到干净的信道。复杂程度稍低一些的协议可能需要对操作信道进行手动调节。

总结

在实现ZigBee或其他IEEE 802.15.4无线电之前有许多选择可供考虑。最佳方案的选择取决于许多因素，包括开发时间、单位成本-设计和批准成本，以及诸多特殊要求，如可用空间、形状因素，另外还有针对无线电的特殊电气要求。

无论选择哪种方案，为了确保无线系统的正常工作，都要进行大量的测量。射频测量包括检查射频输出频率、输出振幅、被占用带宽和寄生输出。数据包定时、电流消耗和电源噪声的确认也很重要。此外，确认无线电设置了正确的数字配置信息以及收到正确的数据也很重要。如本文所示，能够关联模拟、数字和射频信号的混合域示波器非常适用于完成该任务，并可帮助设计人员在确认和验证ZigBee模块的过程中节省时间和减轻工作量。

作者简介

Darren McCarthy是泰克公司的全球射频技术营销经理。他在过去20年里担任过测量和测量领域的许多职务，包括研发工程师、研发项目经理、产品规划、业务和市场开发等等。在他的职业生涯中，他有八年时间作为技术顾问和工作组成员在多个IEC技术委员会中担任美国代表，如今则在多个工业标准工作组中和论坛上代表泰克公司。他最近发表的文章涉及