从基带到射频的物联网测试(2)

我在2015年的7月17日曾经发表过一篇《从基带到射频的物联网测试(1)》, 主要介绍了物联网的基带测试,这篇,我要以ZigBee协议为例,说说有关物联网产品的射频收发性能的测试。

重述一下ZigBee技术的特点: 它是一种低速短距离传输的无线网络协议,从下到上分别为物理层(PHY)、媒体访问控制层(MAC)、传输层(TL)、网络层(NWK)、应用层(APL)等。其中物理层和媒体访问控制层遵循IEEE 802.15.4标准的规定,这是一种具有经济、高效、低数据速率(<250kbps)、工作在2.4GHz(全球)和868(欧洲)/915MHz(北美)的无线技术。不同频段的信道数量和信道带宽也各不相同;调制技术也不同:868MHz和915MHz频段采用的是BPSK调制技术,2.4GHz频段采用的是OQPSK调制技术。

一. 测量设置

ZigBee技术在国内普遍采用的是2.4GHz,射频收发模块加上MPU,FPGA,DSP等,构成了各种各样的不同应用领域的产品。下面以TI的CC2530所构成的无线收发模块为例, 说说射频的收发测试。测试所需的主要仪器设备如图1所示。

图1:测试设置

针对这类产品的研发,生产测试,通常会需要用到以下的测量仪器:

1)频谱分析仪,测量分析发射信号的频谱,比如DSA832或DSA875;

2)带数字调制功能的射频信号源,模拟产生带GFSK等调制的信号,测试模块的接收性能,比如DSG3030-IQ或DSG3060-IQ;

3)PC,运行TI的SmartRF Studio7软件,用于射频模块的设置和性能测试

二.收发模块发射信号的测试

  1. 通过TI的SmartRF Studio7软件,将模块设置为产生某一特定频点的单一频率的载波,通过DSA875测试输出信号的频率和功率的准确度,如图2所示:

图2:测量输出信号的频率和功率

  1. 在发射单一载波的情况下,测量输出信号的谐波,如图3所示。

图3:测量输出信号的谐波

  1. 测量每个信道的带宽,带外抑制等情况,如图4所示:

图4:测量每个信道的带宽,带外抑制等情况

  1. 通过TI的SmartRF Studio7软件,将模块设置为产生带调制的信号输出,通过DSA875测试输出信号的频率和功率的准确度,如图5所示:

图5:测量带调制的信号的功率和频谱

二.收发模块接收性能的测试

  1. 设置DSG3060-IQ,调用波表文件,使其产生带ZIGBEE协议的具有特定频率和功率的射频信号输出,如图6所示:

图6:设置DSG3060-IQ产生ZIGBEE射频信号

  1. 通过TI的SmartRF Studio7软件测试此时的收发模块接收情况,实际接收到的信号接收强度RSSI为-50.3dBm,误包率为 0.0%,如图7所示:

图7:信号接收强度RSSI和误包率测试

3. 将DSG3060-IQ的输出信号的功率进一步降低至-98dBm,此时实际接收到的信号接收强度RSSI为-97.7dBm, 误包率为 8.0%,如图8所示:

图8:信号接收强度RSSI和误包率测试

通过TI的SmartRF Studio7软件,还可以得到实际接收到的所有数据显示。通过以上测试,我们可以看到,通过DSA875可以实现对射频收发模块的发射性能的测试;通过DSG3060-IQ可以帮助实现对射频收发模块的接收性能的测试。

通过编程,还可以构成自动化测试系统,从而实现针对ZigBee射频收发模块的自动化测试。

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在电子设计和测量领域二十多年,一直在学习,一直还没学透。“大中见小,小中见大!”通过一系列的原创“微测”,轻松探讨电子产品及电子测试测量等方面的事情。