使用MDO4000進(jìn)行RF模塊功能驗證及調試

信號干擾問(wèn)題一直困擾著(zhù)工程師，其已經(jīng)成為電路設計工程師不可避免的問(wèn)題。串擾是指有害信號從一個(gè)網(wǎng)絡(luò )轉移到另一個(gè)網(wǎng)絡(luò )，它是信號完整性問(wèn)題中一個(gè)重要問(wèn)題，在數字設計中普遍存在，有可能出現在芯片、PCB板、連接器、電源和連接器電纜等器件上。如果串擾超過(guò)一定的限度就會(huì )降低系統的噪聲容限，增加系統錯誤的機會(huì )，嚴重的導致無(wú)法正常工作。因此查找信號干擾成為解決系統問(wèn)題的第一道門(mén)檻，泰克MDO混合域示波器可以很好的解決這個(gè)問(wèn)題。算機聯(lián)鎖、列車(chē)運行自動(dòng)控制、編組站自動(dòng)化、通信、光學(xué)、雷電及干擾防護和城市軌道交通7 個(gè)專(zhuān)業(yè)事業(yè)部。擁有防雷、光學(xué)和無(wú)線(xiàn)通信三個(gè)全路中心試驗室、十多個(gè)專(zhuān)業(yè)試驗室和環(huán)行鐵道通信信號系統綜合試驗基地，主要從事雷電干擾防護和城市軌道交通安全的研究。

　　客戶(hù)研發(fā)方向為智能家居產(chǎn)品，使用無(wú)線(xiàn)傳輸數據，其中RF模塊外購。要驗證射頻模塊的功能和指標，以及聯(lián)合調試在實(shí)際工作中的問(wèn)題。射頻模塊于系統之間采用SPI總線(xiàn)連接，使用物聯(lián)網(wǎng)的自動(dòng)組網(wǎng)模式傳輸數據。

　　客戶(hù)要解決一系列的問(wèn)題，比如測試信號發(fā)射功率、SPI總線(xiàn)解碼以及射頻信號和數字信號的聯(lián)合調試、接收靈敏度、查找干擾源等。這次主要解決使用單片機連接RF模塊傳輸距離滿(mǎn)足要求，換上FPGA卻發(fā)現傳輸距離變短的問(wèn)題。

　　問(wèn)題描述

　　用單片機連接RF射頻模塊，之間的數據連接采用SPI總線(xiàn)連接，單片機的時(shí)鐘頻率為十幾兆赫茲一切很正常，和預計的無(wú)線(xiàn)傳輸距離接近。之后想實(shí)現復雜的功能把單片機方案換成了FPGA方案卻發(fā)現傳輸距離明顯變短了。使用MDO的解碼功能確定了基帶信號的傳輸和接收都沒(méi)有問(wèn)題。

　　圖1：SPI總線(xiàn)波形超調超過(guò)34%

　　圖中的數字信號雖然超調比較大（34%）但是波形完整，解碼信息正確。所以數字信號得過(guò)沖并沒(méi)有影響系統的發(fā)射距離。

　　故障查找及修改方案

　　FPGA的運行頻率為400MHz，這和射頻的發(fā)射頻率433MHZ接近。是否是因為FPGA的主頻干擾了射頻的發(fā)射呢？但是之后的測試并未發(fā)現433MHZ的關(guān)鍵干擾信號存在，那是否是因為電源容量太小引起的呢？我們進(jìn)行了進(jìn)一步的測量。因為單片機使用鋰電池供電，FPGA使用板上電源供電。MDO混合域示波器測試結果顯示了差別所在。

　　圖2：板上供電FPGA驅動(dòng)的射頻信號

　　圖3：電池供電的單片機驅動(dòng)的射頻信號

　　從圖中可見(jiàn)在板上供電FPGA驅動(dòng)的射頻信號輸出的頻率周?chē)霈F的不該出現的寄生干擾（圖2），而電池供電的單片機驅動(dòng)的射頻信號卻很干凈（圖3）。而輸出功率都在-15dBm左右，相差不大！

　　從新設計電源部分，把連接線(xiàn)換成屏蔽線(xiàn)并單端接地，問(wèn)題得以解決。

　　結論

　　MDO混合域示波器融合了時(shí)域、頻域、邏輯域和調制域的調試功能，完美的解決了工程師基帶和射頻聯(lián)合調試的問(wèn)題！

　　本次測試結果顯示在射頻信號中存在干擾。圖2顯示了FPGA驅動(dòng)的射頻信號的的波形，圖3顯示了使用單片機驅動(dòng)的射頻信號的波形。兩者的信號強度一致但是接收距離有明顯的差異，干擾導致了噪聲容限的降低影響接收靈敏度，電源對系統的干擾確確實(shí)實(shí)的存在。