MDO混合域示波器應對物聯(lián)網(wǎng)設計挑戰
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隨著(zhù)現代傳感器技術(shù)和無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)的發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)開(kāi)始進(jìn)入人們的日常生活。以RFID、ZigBee技術(shù)和NFC近場(chǎng)通信等技術(shù)為代表的物聯(lián)網(wǎng)應用，正在成為眾多企業(yè)、高校研發(fā)和創(chuàng )新的方向。雖然針對這些技術(shù)，半導體廠(chǎng)商提供了各種專(zhuān)用芯片，甚至是集成度很高的解決方案，但在設計一個(gè)實(shí)際的物聯(lián)網(wǎng)設備時(shí)，工程師仍然面臨著(zhù)很多挑戰。其中一個(gè)最重要的因素是如何測量系統中時(shí)間相關(guān)的時(shí)域和頻域信號。RFID和ZigBee技術(shù)中應用到的RF信號雖然不是十分復雜，但信號的質(zhì)量、功率和時(shí)序關(guān)系決定著(zhù)系統能否正常工作。而這些RF參數本身不僅和射頻發(fā)射/接收電路有關(guān)，還受到基帶電路和控制電路的影響。內部寄存器的讀寫(xiě)、電源的工況甚至是系統延遲時(shí)間的大小，都會(huì )決定整個(gè)系統的工作狀態(tài)。傳統的示波器或頻譜分析儀是無(wú)法完成這種時(shí)間相關(guān)的時(shí)域和頻域信號綜合調試工作的。
MDO混合域示波器的創(chuàng )新設計理念
泰克MDO4000系列混合域示波器獨特的創(chuàng )新理念，為調試跨域的時(shí)頻相關(guān)的系統提供了獨一無(wú)二的工具。MDO4000在一臺全功能的混合信號示波器的基礎上，增加了一臺3GHz或6GHz的頻譜分析儀，可以完成普通頻譜分析儀的各種頻域測量功能。完全獨立的示波器時(shí)域采集系統和頻譜分析儀頻域采集系統，既可以獨立工作，也可以通過(guò)觸發(fā)協(xié)同工作。通過(guò)移動(dòng)頻譜時(shí)間，用戶(hù)可以在示波器采集到的時(shí)間窗口內，觀(guān)測在射頻通道采集到的任何一點(diǎn)的RF信號的頻譜情況。MDO還提供了RF信號的幅度、頻率和相位相對于時(shí)間變化的調制域分析功能。這些獨有的功能幫助用戶(hù)測量RF信號的各種調制信息。使用頻譜分析儀的工程師經(jīng)常面臨的一個(gè)問(wèn)題是如何準確地觸發(fā)并捕獲到關(guān)心的RF信號。由于傳統的頻譜分析儀觸發(fā)功能很有限，用戶(hù)很難做到一點(diǎn)。MDO4000不但可以通過(guò)RF信號的各種特征進(jìn)行觸發(fā)，還可以使用示波器的觸發(fā)系統，通過(guò)基帶或控制信號完成RF信號的觸發(fā)采集，這種功能極大地降低了調制物聯(lián)網(wǎng)設備的難度。
在調試RFID系統時(shí)，工程師面臨的一個(gè)重要的困難是如何測量標簽的返回信號。由于標簽返回信號的幅度很小，使用普通的示波器往往難以捕獲這一信號，更不要說(shuō)對其幅度和頻率做進(jìn)一步分析了。主要原因是普通示波器的動(dòng)態(tài)范圍只有40dB,無(wú)法捕獲微弱的標簽信號。MDO4000具有60dB的動(dòng)態(tài)范圍，以及低至-152dB/Hz 的底噪，能夠很好地勝任同時(shí)捕獲讀寫(xiě)器信號和標簽信號的任務(wù)。其獨特的AvST射頻信號幅度的時(shí)域波形功能，甚至可以顯示標簽信號幅度變化過(guò)程。
下面我們以一個(gè)13.56MHz的RFID讀寫(xiě)器系統為例，介紹MDO4000的跨域調試應用。
在RIFD系統研發(fā)中MDO混合域示波器的應用
圖一：采用NXPCLRC632芯片的RFID讀寫(xiě)器
13.56MHz高頻RFID系統是目前國內應用最為廣泛，技術(shù)較為成熟的射頻識別系統。相關(guān)的國際標準對射頻發(fā)射頻率、信道帶寬、發(fā)射功率等參數都有明確的要求，特別是RF信號的幅度（功率）隨時(shí)間變化的情況，標準有著(zhù)嚴格的規定。以讀寫(xiě)設備為例，讀寫(xiě)設備發(fā)出的載波信號的幅度變化時(shí)間，必須符合ISO18000-3標準對于t1-t4的時(shí)間限制。
圖二 ISO18000-3 13.56MHz RFID空中接口時(shí)間參數規范
圖三 13.56MHzRFID PCD到PICC信號的時(shí)域和AvsT調制域波形
圖四：測量PCD發(fā)射信號與標簽返回信號間的延遲時(shí)間
另一個(gè)需要嚴格保證的時(shí)間是從讀寫(xiě)器發(fā)出讀卡信號后到標簽返回信號的時(shí)間。過(guò)長(cháng)或過(guò)短的時(shí)間都會(huì )被認作讀寫(xiě)失敗。使用傳統儀器測量這些信號的難度很大。MDO4000可以將RF信號的AvsT的軌跡完整展示的屏幕中，用戶(hù)只需用光標定位到相應位置，即可得到這一延遲時(shí)間。
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