正确的无线电设计测试
Bluetooth RF规格会检查11110000和10101010两个不同码型的峰值频率差异。GMSK调变滤波器的输出在2.5个位元之后达到最大,第一个码型会检查这一部份。GMSK滤波器的截止点和形状,可利用第二个码型来检查。
理想上,1010码型的峰值差异为11110000的88%,虽然有些设计因为在发射时未使用0.5BT的高斯滤波而显示较高的比值。最高的基本调变频率是500 kHz,即使位元传输率为1 Msymbol/s。图4中左边图形的浅灰色轨迹,显示I/Q不平衡状态的效应。当拥有图7所示的方块图之系统未经完整校验时,便可能发生此种情形。
频内频谱 - ’-20dB’ 的测试确定调变与脉冲信号适合1 MHz的宽频。图5中的方块可被想成限制时窗。设定10 kHz的解析频宽,就是为了这个目的。因为振幅脉冲的关系,这项量测必须使用 ’peak hold’。这种方法考虑到了偏离精确的中心频率之波形,所以将它变成一个?W率宽度????而非固定的遮罩。如果信号位于遮罩中间,结果会非常类似。图5的圆点是封包起始码中的非资料0所造成的。
图5. -20dB量测
相邻通道量测被指定为以一系列的随机频率量测来执行。非闸控扫描是检查这些问题的快速而简单的方法。与GSM、DECT和PDC等其他TDMA系统不同的是,即使是一项合?懔坎猓?匀豢赡芑崾褂玫秸?br />
频外频谱 – 频率加倍技术常被用来防止RF耦合回VCO,而导致中心频率拖曳。次谐波必须从RF输出路径中排除,尤其是当它们可能影响到GPS接收器(L2 频率为1222.7 MHz)或蜂巢式无线电装置等co-sited功能的效能时。
图6显示一个不含次谐波,但却产生高达9 GHz谐波的设计中的信号。这项量测可利用标准的频谱分析仪来执行。对研究工作来说,可以使用较快的扫描时间,但仍然需要好几秒钟。如果选择较长的扫描时间,则拥有深度资料撷取缓冲区的较新型频谱分析仪,可以让您在扫描过后放大特定的取样点。
图6. 宽频旁生
如图7所示,有些设计会在发射与接收路径中使用IQ混频,优点是可以提高电路整合的层次,并将信号处理工作交由类比电路以外的数位信号处理。这个图描述的是一种混合的方法。有一些设计会在前端加入影像斥拒混频。较高层次的硅整合,使得它的价格更为便宜。
所有这些IQ阶段的校验都必须仔细地说明。雷达与蜂巢式应用所发表的技术,描述了可使用的序列和信号。直接将IQ调变应用到RF输出,可能会对信号产生令人意想不到的影响。不过,调变器的调校错误并不会对频率错误造成任何影响,因为频率只是相位的改变率而已。然而要辨认频谱中的错误可能不太容易。
图7. IQ调变器、数位解调器
IQ调变中的错误,代表有振幅调变。这可以利用功率相对时间显示图来侦测,或使用向量分析仪来执行更详细的研究。
IQ调变器也可以用来形成功率上下变换的情形,并指出闸控量测可能产生的值。在接收链中,误码量测必须先经过数位处理才能进行。在接收器的混频器输出和ADC输入间找出一个DC区块,以便确认零IF系统。像LO-RF回馈等瑕疵所产生的DC成份,会随着输入频率而改变,必须妥善加以处理才行。通常会在RF通道频宽的一半位置设定IF的Near-Zero IF,比较可能在初期被侦测出来。因此,旁带抑制会是个问题。旁带的快速计算法:0.1 dB的增益错误,或1度的相位错误,会使旁带下降约40 dB。
分析 IQ波形 – 向量分析仪原本就可以解调相当大范围的信号。虽然只包含直接应用的FSK的情况,可能无法保证额外的精密度,但在进行IQ设计的过程中,或考虑到Bluetooth 2、蜂巢式或WLAN等其他格式时,这个引数将会改变。
为了?解元件的行为特性,从多个方向来分析元件是很重要的。图8显示以4种方式来检视相同资料的范例。偏差检视以快速的视觉方式,提供正确调变模式的确认结果。眼图和FSK错误可以显示出调变的品质。解调资料检视则可让使用者检查前文、起始码、同步文字与负载资料。
图8. FSK的多种检视
设计模拟 – 较高层次的整合,着重在模拟工具。它们除了可以迅速评估不同的电路拓朴之外,还有一些较先进的工具能为接收器提供更多有效及有瑕疵的信号。
对Bluetooth技术来说,这里蕴藏了一些最大的RF挑战。因为电池会消耗,所以可测试限定位准的压缩效能之效应,以及相位杂讯、差动路径损耗、信号瑕疵与干扰 – 包括邻近发射器的效应,这些会在Bluetooth单元耦合到行动手机时发生。
最近的产品开发,有两个部份具备了很大的优点。第一是数位信号生成与向量信号分析区块的整合,可让您交替进行模拟与实际的测试。软体产品与实体仪器间的连结,能够让您迅速比较原型的结果。
第二个特色是设计指南,可以让工具的设定自动化。它让使用者纷纷改用可进行真实电路评估的设计软体,来代替以特定无线电技术的相关基本配置资讯来编程。
接收器测试 – 图2显示的?频器,是属于混频器/调谐电路的?频器。它看起来很简单,但需要执行一些校验。在分析设计特性的过程中,务必注意有些结果并不会呈现正常(高斯)分?选?br />
原因出在使用的电路技术,而且基于调谐电路/混频器组合的相位/频率特性的关系,会有一个限制值。延迟线路?频器是另一种选择,但需要进行校验。
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