使用MDO4000進(jìn)行RF模塊功能驗(yàn)證及調(diào)試

信號(hào)干擾問題一直困擾著工程師，其已經(jīng)成為電路設(shè)計(jì)工程師不可避免的問題。串?dāng)_是指有害信號(hào)從一個(gè)網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)移到另一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，它是信號(hào)完整性問題中一個(gè)重要問題，在數(shù)字設(shè)計(jì)中普遍存在，有可能出現(xiàn)在芯片、PCB板、連接器、電源和連接器電纜等器件上。如果串?dāng)_超過一定的限度就會(huì)降低系統(tǒng)的噪聲容限，增加系統(tǒng)錯(cuò)誤的機(jī)會(huì)，嚴(yán)重的導(dǎo)致無法正常工作。因此查找信號(hào)干擾成為解決系統(tǒng)問題的第一道門檻，泰克MDO混合域示波器可以很好的解決這個(gè)問題。算機(jī)聯(lián)鎖、列車運(yùn)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(hù)和城市軌道交通7 個(gè)專業(yè)事業(yè)部。擁有防雷、光學(xué)和無線通信三個(gè)全路中心試驗(yàn)室、十多個(gè)專業(yè)試驗(yàn)室和環(huán)行鐵道通信信號(hào)系統(tǒng)綜合試驗(yàn)基地，主要從事雷電干擾防護(hù)和城市軌道交通安全的研究。

　　客戶研發(fā)方向?yàn)橹悄芗揖赢a(chǎn)品，使用無線傳輸數(shù)據(jù)，其中RF模塊外購。要驗(yàn)證射頻模塊的功能和指標(biāo)，以及聯(lián)合調(diào)試在實(shí)際工作中的問題。射頻模塊于系統(tǒng)之間采用SPI總線連接，使用物聯(lián)網(wǎng)的自動(dòng)組網(wǎng)模式傳輸數(shù)據(jù)。

　　客戶要解決一系列的問題，比如測試信號(hào)發(fā)射功率、SPI總線解碼以及射頻信號(hào)和數(shù)字信號(hào)的聯(lián)合調(diào)試、接收靈敏度、查找干擾源等。這次主要解決使用單片機(jī)連接RF模塊傳輸距離滿足要求，換上FPGA卻發(fā)現(xiàn)傳輸距離變短的問題。

　　問題描述

　　用單片機(jī)連接RF射頻模塊，之間的數(shù)據(jù)連接采用SPI總線連接，單片機(jī)的時(shí)鐘頻率為十幾兆赫茲一切很正常，和預(yù)計(jì)的無線傳輸距離接近。之后想實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的功能把單片機(jī)方案換成了FPGA方案卻發(fā)現(xiàn)傳輸距離明顯變短了。使用MDO的解碼功能確定了基帶信號(hào)的傳輸和接收都沒有問題。

　　圖1：SPI總線波形超調(diào)超過34%

　　圖中的數(shù)字信號(hào)雖然超調(diào)比較大（34%）但是波形完整，解碼信息正確。所以數(shù)字信號(hào)得過沖并沒有影響系統(tǒng)的發(fā)射距離。

　　故障查找及修改方案

　　FPGA的運(yùn)行頻率為400MHz，這和射頻的發(fā)射頻率433MHZ接近。是否是因?yàn)镕PGA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(xiàn)433MHZ的關(guān)鍵干擾信號(hào)存在，那是否是因?yàn)殡娫慈萘刻∫鸬哪兀课覀冞M(jìn)行了進(jìn)一步的測量。因?yàn)閱纹瑱C(jī)使用鋰電池供電，F(xiàn)PGA使用板上電源供電。MDO混合域示波器測試結(jié)果顯示了差別所在。

　　圖2：板上供電FPGA驅(qū)動(dòng)的射頻信號(hào)

　　圖3：電池供電的單片機(jī)驅(qū)動(dòng)的射頻信號(hào)

　　從圖中可見在板上供電FPGA驅(qū)動(dòng)的射頻信號(hào)輸出的頻率周圍出現(xiàn)的不該出現(xiàn)的寄生干擾（圖2），而電池供電的單片機(jī)驅(qū)動(dòng)的射頻信號(hào)卻很干凈（圖3）。而輸出功率都在-15dBm左右，相差不大！

　　從新設(shè)計(jì)電源部分，把連接線換成屏蔽線并單端接地，問題得以解決。

　　結(jié)論

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

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