ZigBee测试与协议分析.doc

产品应用笔记? 2008 Guangzhou ZHIYUAN Electronics CO., LTD. 1 无线通信在嵌入式系统中的应用讲座(28) ZigBee 测试与协议分析 前言 ZigBee 协议栈包括物理层协议[] 和上层软件协议[ZigBee 2007 ( 以及其他的 ZigBee 网络协议) ] ,本文将从这两方面来了解这些协议,通过介绍如何捕获,如何理解关键参数,使得我们得以深层次剖析 ZigBee 技术,有了这些本质性的认识,对于分析解决无线产品应用问题,会有很大的帮助。 物理层分析 ZigBee 的物理层为 标准所规定,定义了 ZigBee 底层的调制编码方式,这些规约大多是芯片设计者需要关心的, 对于应用开发来说, 我们更关心的是衡量一个芯片一个射频系统好坏的一个参数, 在过去的文章中, 我们了解过了输出功率, 接收灵敏度和链路预算等参数,这一次我们更深入的去了解一个调制质量的参数: EVM 。 EVM 指的是误差向量( 包括幅度和相位的失量), 表征在一个给定时刻理想无误差基准信号与实际发射信号的向量差,如图1 所示,从 EVM 参数中, 我们可以了解到一个输出信号的: ?幅度误差; ?相位误差。标准信号标准信号矢量误差 EVM 图1矢量误差 EVM 示意图 EVM 是衡量一个 RF 系统总体调制质量指标,定义为信号星座图上测量信号与理想信号之间的误差,它用来表示发射器的调制精度,调制解调器、 PA 、混频器、收发器等对它都会有影响。产品应用笔记? 2008 Guangzhou ZHIYUAN Electronics CO., LTD. 2 图3 EVM 数据和眼图了解完这个参数之后,我们看看实际测试中,是如何获取 EVM 参数的。 ZigBee 物理层的测试,在产品研发、生产和维护阶段,分别使用以下三种仪器测试: 1. 产品研发阶段要测量 EVM 参数, 需要使用带协议解析的频谱仪, 最好是自带相应协议插件的仪器 i, 可以使用安捷伦 PXA N9030A 频谱分析仪+8960B 插件[ 选配了 ZigBee 分析插件]。这些仪器可以测试出 ZigBee 调制信号的星座图,实时数据和眼图等信息,在芯片级开发过程中,需要考量高频电容电感以及滤波器等的单个及组合性能,特别需要注意的是 ZigBee 信号的临道抑制参数,利用 PXA N9030A 的高分辨率,可以查看点频的带外信号,这些细节在更换射频器件供应商时, 需要仔细测量, 一般数字电路抄板比较容易, 因为器件性能的影响不是很大,只要值和封装对了就可以,但是射频前端的设计上,即使原样的封装、容值和感值, 供应商不一样, 射频参数也是不一样的, 板材的选用也极大的影响着阻抗匹配, 因此复制和再开发都有较大难度。合格的测试工具, 加上有质量保证的射频器件供应商资源, 方能真正具备 RF 设计能力。图4安捷伦 PXA N9030A 2. 批量生产阶段在批量生产中, 不可能将实验室的研发测试仪器搬到工厂, 因此, 需要便携小巧的测试设备,这时可用罗德与斯瓦茨公司的热功率探头,如 NRP-Z22 ,做一个 的输出功率测试, 保证能够输出公差允许的功率信号即可, 因为在生产中, 射频器件的焊接不良、馈线连