確定驗證射頻收發(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)計工作。從無處不在的Wi-Fi和藍牙信號，到使用擴頻技術(shù)的簡單數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備，利用無線通信技術(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，很多對RF技術(shù)不熟悉的新工程師需要驗證和優(yōu)化他們射頻設(shè)計方案。

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

一種測試集成射頻器件的實驗方法

對于完成此類的性能驗證測試，我們將開始一個基本的實驗過程：

捕獲RF信號

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

捕獲射頻信號的基本工具是頻譜分析儀。在測試基帶信號時可以利用很多其他測試工具，但測試RF信號，頻譜分析儀是最好的起點。我們將使用RIGOL DSA832頻譜分析儀（圖一）開始對發(fā)射機-接收機系統(tǒng)性能的分析。

圖一：RIGOL DSA832頻譜分析儀

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

圖二、RIGOL DSG830射頻信號源

我們的被測裝置是一個普通的遙控玩具，通過2.4GHz頻段擴頻通信控制。當我們開始測試時，我們不知道這個裝置的工作特征

捕獲RF信號

使用DSA832頻譜分析儀外接一個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。

圖三、2.4GHz 射頻脈沖信號

我們可以看到實驗室中有許多設(shè)備工作在這一頻段。通過試驗測試，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相關(guān)的。我們可以觀測到，發(fā)射機的載波依據(jù)擴頻方案在不同信道間切換，以保證在擁擠頻段中實現(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)在我們打開頻譜儀的零掃寬模式，這種模式下我們可以觀看信號的時域特性。我們還可以設(shè)定一個觸發(fā)電平捕獲脈沖出現(xiàn)時刻的頻譜。現(xiàn)在我們設(shè)置在零掃寬下的掃描時間來調(diào)整屏幕上顯示的時間范圍。一旦捕獲了信號，我們就可以發(fā)現(xiàn)這是一組編碼脈寬為350us的脈沖信號（圖四）。

圖四：350us的脈沖信號

這一步是很重要的，因為它解釋了射頻信號是如何隨時間變化的，又如何被調(diào)制的。這意味著傳輸?shù)臄?shù)據(jù)是通過這些變化被編碼的，只觀測信號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)置在一個大的數(shù)值，如1 MHz。這種設(shè)置能夠以盡可能少的信號衰減來查看數(shù)據(jù)隨時間變化。這是按照信號被傳輸?shù)男问竭M行采樣的最好方式，并且會為我們以后復制數(shù)據(jù)和模擬射頻信號帶來好處。

下面我們調(diào)整減小時間窗口放大觀測我們的信號。圖五顯示的是脈沖信號開始到90微秒的信號。

圖五：脈沖信號開始到90us的信號

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

進一步評估這些脈沖，我們會發(fā)現(xiàn)它們是高度重復的，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，功能驗證和干擾測試過程中要記住這一部分需要變化。