確定驗(yàn)證射頻收發(fā)器系統(tǒng)的工作流程

現(xiàn)在很多工程師從事著更加廣泛射頻系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作。從無(wú)處不在的Wi-Fi和藍(lán)牙信號(hào)，到使用擴(kuò)頻技術(shù)的簡(jiǎn)單數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備，利用無(wú)線通信技術(shù)的各種設(shè)備在不斷增加。伴隨這些應(yīng)用的爆炸性增長(zhǎng)，很多對(duì)RF技術(shù)不熟悉的新工程師需要驗(yàn)證和優(yōu)化他們射頻設(shè)計(jì)方案。

在本篇應(yīng)用文章中，我們將介紹在一個(gè)新RF產(chǎn)品推向市場(chǎng)前需要完成的幾個(gè)重要測(cè)試階段。雖然在收發(fā)器評(píng)估中可以進(jìn)行很多種測(cè)試，我們將聚焦在2.4GHz頻段，提供給大家有關(guān)射頻設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)的直接反饋，并提供直觀和經(jīng)濟(jì)高效的測(cè)試方案。在這些測(cè)試中，我們將測(cè)試并驗(yàn)證系統(tǒng)的性能參數(shù)，進(jìn)行壓力測(cè)試，注入噪聲，并最終進(jìn)行外部干擾測(cè)試。

一種測(cè)試集成射頻器件的實(shí)驗(yàn)方法

對(duì)于完成此類(lèi)的性能驗(yàn)證測(cè)試，我們將開(kāi)始一個(gè)基本的實(shí)驗(yàn)過(guò)程：

捕獲RF信號(hào)

重新生成傳輸數(shù)據(jù)

產(chǎn)生調(diào)制

模擬仿真完整的射頻環(huán)境

捕獲射頻信號(hào)的基本工具是頻譜分析儀。在測(cè)試基帶信號(hào)時(shí)可以利用很多其他測(cè)試工具，但測(cè)試RF信號(hào)，頻譜分析儀是最好的起點(diǎn)。我們將使用RIGOL DSA832頻譜分析儀（圖一）開(kāi)始對(duì)發(fā)射機(jī)-接收機(jī)系統(tǒng)性能的分析。

圖一：RIGOL DSA832頻譜分析儀

之后，我們將使用DSG830射頻信號(hào)源（圖二）根據(jù)我們從頻譜儀測(cè)試到的信號(hào)特征來(lái)產(chǎn)生、模擬射頻信號(hào)，并加入干擾。之后，我們將利用示波器和任意波形發(fā)生器復(fù)制底層數(shù)據(jù)信號(hào)測(cè)試他們的特性指標(biāo)。

圖二、RIGOL DSG830射頻信號(hào)源

我們的被測(cè)裝置是一個(gè)普通的遙控玩具，通過(guò)2.4GHz頻段擴(kuò)頻通信控制。當(dāng)我們開(kāi)始測(cè)試時(shí)，我們不知道這個(gè)裝置的工作特征

捕獲RF信號(hào)

使用DSA832頻譜分析儀外接一個(gè)工作在此頻段普通天線，使用頻譜儀的最大保持功能，我們可以很容易的捕獲到如圖三所示的射頻脈沖信號(hào)。

圖三、2.4GHz 射頻脈沖信號(hào)

我們可以看到實(shí)驗(yàn)室中有許多設(shè)備工作在這一頻段。通過(guò)試驗(yàn)測(cè)試，我們可以發(fā)現(xiàn)其中那段很窄的譜線是和我們的遙控活動(dòng)相關(guān)的。我們可以觀測(cè)到，發(fā)射機(jī)的載波依據(jù)擴(kuò)頻方案在不同信道間切換，以保證在擁擠頻段中實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的連接。

我們把頻譜儀中心頻率設(shè)定到頻譜峰值2.42GHz?，F(xiàn)在我們打開(kāi)頻譜儀的零掃寬模式，這種模式下我們可以觀看信號(hào)的時(shí)域特性。我們還可以設(shè)定一個(gè)觸發(fā)電平捕獲脈沖出現(xiàn)時(shí)刻的頻譜。現(xiàn)在我們?cè)O(shè)置在零掃寬下的掃描時(shí)間來(lái)調(diào)整屏幕上顯示的時(shí)間范圍。一旦捕獲了信號(hào)，我們就可以發(fā)現(xiàn)這是一組編碼脈寬為350us的脈沖信號(hào)（圖四）。

圖四：350us的脈沖信號(hào)

這一步是很重要的，因?yàn)樗忉屃松漕l信號(hào)是如何隨時(shí)間變化的，又如何被調(diào)制的。這意味著傳輸?shù)臄?shù)據(jù)是通過(guò)這些變化被編碼的，只觀測(cè)信號(hào)的頻率成分不足以了解設(shè)備傳輸了什么信息。

為了能夠更清楚地了解傳輸數(shù)據(jù)，要確保儀器的RBW設(shè)置在一個(gè)大的數(shù)值，如1 MHz。這種設(shè)置能夠以盡可能少的信號(hào)衰減來(lái)查看數(shù)據(jù)隨時(shí)間變化。這是按照信號(hào)被傳輸?shù)男问竭M(jìn)行采樣的最好方式，并且會(huì)為我們以后復(fù)制數(shù)據(jù)和模擬射頻信號(hào)帶來(lái)好處。

下面我們調(diào)整減小時(shí)間窗口放大觀測(cè)我們的信號(hào)。圖五顯示的是脈沖信號(hào)開(kāi)始到90微秒的信號(hào)。

圖五：脈沖信號(hào)開(kāi)始到90us的信號(hào)

圖像更加清晰地顯示了脈沖信號(hào)起始部分的內(nèi)容，一段高電平信號(hào)和一些相互間隔1和0信號(hào)，這些信號(hào)用來(lái)使接收機(jī)同步以捕獲后面數(shù)據(jù)信號(hào)。

進(jìn)一步評(píng)估這些脈沖，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)它們是高度重復(fù)的，即使使用控制器發(fā)射不同的控制指令。圖6顯示了與控制指令輸入變化相關(guān)的數(shù)據(jù)段的變化。

圖六、控制指令輸入變化相關(guān)的數(shù)據(jù)段的變化

波形中有一個(gè)20微秒部分由于控制指令不同發(fā)生了變化。因此，在模擬仿真，功能驗(yàn)證和干擾測(cè)試過(guò)程中要記住這一部分需要變化。