集成ZigBee無線電設(shè)計(jì)、檢定和驗(yàn)證一體解決方案

射頻和電源測量
IEEE 802.15.4（包括ZigBee）標(biāo)準(zhǔn)的信道頻率間隔為5 Mhz。20dB信道帶寬應(yīng)當(dāng)顯著小于信道頻率間隔。圖2所示的2.3 MHz測得被占用帶寬完全符合該規(guī)格。輸出功率大致在20 dBm以內(nèi)。屏幕顯示了輸出頻譜（屏幕下方）以及帶寬和電源的直接測量結(jié)果。在此頻率范圍內(nèi)，測試電纜衰減約為2 dB，所以電源測量結(jié)果在預(yù)期范圍之內(nèi)。


圖2。在該圖中，橙色條代表頻域顯示相對于時域測量結(jié)果的頻譜時間。

屏幕上半部底部的橙色條代表頻譜跡線的顯示時限。頻譜時間定義為窗口成形因子除以分辨率寬度的結(jié)果。在本例中，使用默認(rèn)的Kaiser FFT函數(shù)（成形因子2.23）和11 kHz的分辨率帶寬，頻譜時間計(jì)算結(jié)果約為200 µs。在時域窗口上移動頻譜可取得數(shù)據(jù)包發(fā)射期間任何時刻的頻譜和測量結(jié)果。該采集僅在開啟無線電數(shù)據(jù)包發(fā)射后相關(guān)。

混合域示波器的射頻采集可執(zhí)行射頻信號的功率和被占用帶寬測量。由于它也采集射頻采集的時間記錄，所以可用一個數(shù)字降壓轉(zhuǎn)換過程來產(chǎn)生I（真實(shí)）和Q（假想）數(shù)據(jù)。每個I和Q數(shù)據(jù)樣點(diǎn)代表射頻輸入與電流中心頻率的偏差。利用該分析可從所記錄的數(shù)據(jù)來計(jì)算射頻幅度-時間跡線。

圖3顯示了被添加到圖4顯示內(nèi)容的附加射頻幅度-時間跡線。這證明了圖5中的電流和電壓測量事件與射頻發(fā)射的開啟相關(guān)。


圖3。功率和被占用帶寬的測量結(jié)果，包括相關(guān)的射頻幅度-時間，以及電源電流和漏極電壓的測量結(jié)果。

綠色跡線（跡線4）顯示了模塊的消耗電流。在數(shù)據(jù)包傳輸期間，該消耗電流幾近200 mA（請注意 174 mA的直接測量結(jié)果），所以必須設(shè)計(jì)電源來支持該負(fù)載。黃色跡線（跡線1）顯示了該電流對電源的影響。壓降只有70 mV左右，這一水平應(yīng)當(dāng)是優(yōu)異的（請注意72 mV的直接峰-峰測量結(jié)果）。

屏幕上面部分的橙色跡線（跡線A）顯示了射頻信號幅度-時間關(guān)系。輸入電流分兩步上升。在第一步中，射頻集成電路被開啟。然后有一個時延來讓頻率合成器在功率放大器開啟前穩(wěn)定下來。射頻功率的上升與第二步電流上升吻合。開啟時間約為100 µs。

常常需要在低電池條件或電源電流限制條件期間了解無線電發(fā)射器的性能，以便了解無線電合規(guī)性能的余量。在圖6中，一個1.5Ω的電阻器被與模塊串聯(lián)起來，以模擬電量已快耗盡的電池的效應(yīng)。該模塊消耗的電流只低幾個毫安，但壓降為230 mV左右。根據(jù)射頻功率測量，輸出功率減少了1 dB，且相鄰信道的噪聲有輕微增加，如頻譜顯示中所見。從振幅-時間跡線（跡線A）中也可看出這一較低的輸出功率。


圖4。通過將電阻與模塊電源串聯(lián)來研究低功率性能行為的頻譜和測量結(jié)果。