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克服信号干扰,如何使用MDO4000进行RF模块功能验证及调试?
客户研发方向为智能家居产品,使用无线传输数据,其中RF模块外购。要验证射频模块的功能和指标,以及联合调试在实际工作中的问题。射频模块于系统之间采用SPI总线连接,使用物联网的自动组网模式传输数据。
客户要解决一系列的问题,比如测试信号发射功率、SPI总线解码以及射频信号和数字信号的联合调试、接收灵敏度、查找干扰源等。这次主要解决使用单片机连接RF模块传输距离满足要求,换上FPGA却发现传输距离变短的问题。
问题描述
用单片机连接RF射频模块,之间的数据连接采用SPI总线连接,单片机的时钟频率为十几兆赫兹一切很正常,和预计的无线传输距离接近。之后想实现复杂的功能把单片机方案换成了FPGA方案却发现传输距离明显变短了。使用MDO的解码功能确定了基带信号的传输和接收都没有问题。
图1:SPI总线波形超调超过34%
图中的数字信号虽然超调比较大(34%)但是波形完整,解码信息正确。所以数字信号得过冲并没有影响系统的发射距离。
故障查找及修改方案
FPGA的运行频率为400MHz,这和射频的发射频率433MHZ接近。是否是因为FPGA的主频干扰了射频的发射呢?但是之后的测试并未发现433MHZ的关键干扰信号存在,那是否是因为电源容量太小引起的呢?我们进行了进一步的测量。因为单片机使用锂电池供电,FPGA使用板上电源供电。MDO混合域示波器测试结果显示了差别所在。 [p]
图2:板上供电FPGA驱动的射频信号
图3:电池供电的单片机驱动的射频信号
从图中可见在板上供电FPGA驱动的射频信号输出的频率周围出现的不该出现的寄生干扰(图2),而电池供电的单片机驱动的射频信号却很干净(图3)。而输出功率都在-15dBm左右,相差不大!
从新设计电源部分,把连接线换成屏蔽线并单端接地,问题得以解决。
结论
MDO混合域示波器融合了时域、频域、逻辑域和调制域的调试功能,完美的解决了工程师基带和射频联合调试的问题!
本次测试结果显示在射频信号中存在干扰。图2显示了FPGA驱动的射频信号的的波形,图3显示了使用单片机驱动的射频信号的波形。两者的信号强度一致但是接收距离有明显的差异,干扰导致了噪声容限的降低影响接收灵敏度, 电源对系统的干扰确确实实的存在。