泰克MDO4000混合域示波器應(yīng)用案例分析（1）：無線遠(yuǎn)傳系統(tǒng)測試 - 全文

　　關(guān)于無線遠(yuǎn)傳系統(tǒng)

　　目前的抄表方式主要有以下四種：人工抄表、IC卡抄表、有線遠(yuǎn)程抄表、無線遠(yuǎn)程抄表。無線遠(yuǎn)程抄表主要將最新的短距離無線通信技術(shù)應(yīng)用于氣表，采用射頻模塊實現(xiàn)數(shù)據(jù)集中，結(jié)合現(xiàn)有的以太網(wǎng)實現(xiàn)抄表。無線遠(yuǎn)傳氣表及抄表系統(tǒng)，用于計量管道中的氣體流量，同時具有遠(yuǎn)程抄控功能。無線遠(yuǎn)傳氣表及抄表系統(tǒng)免去傳統(tǒng)的人工抄表，使抄表更方便，管理更科學(xué)。

　　抄表系統(tǒng)主要由數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)、抄表管理系統(tǒng)、收費管理系統(tǒng)、集中器、采集器、無線遠(yuǎn)傳氣表組成，如圖1所示。在整個系統(tǒng)中，氣表與采集器、采集器與集中器之間是通過無線通訊實現(xiàn)的，無線通訊模塊的性能是抄表成敗的關(guān)鍵，它的發(fā)射功率、接收靈敏度、所占的頻道、接口電路、抗干擾能力等，對通信性能和最終的選用至關(guān)重要。

　　圖1：無線遠(yuǎn)傳系統(tǒng)功能示意圖

　　目標(biāo)無線遠(yuǎn)傳氣表系統(tǒng)概述所

　　無線遠(yuǎn)傳氣表的核心部件是以Nordic芯片（或者Ti的DSP芯片）為核心的數(shù)據(jù)采集、傳輸、發(fā)射接收、控制系統(tǒng)。這個系統(tǒng)主要由兩部分組成，單片機(jī)MCU控制模塊和無線傳輸模塊。其中，單片機(jī)控制模塊主要是控制數(shù)據(jù)采集、傳輸及射頻調(diào)制解調(diào)方式、加密等功能；無線傳輸模塊以GFSK（高斯頻移鍵控調(diào)制）的調(diào)制方式，采用半雙工模式收發(fā)數(shù)據(jù)。該類控制電路廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制及無線數(shù)據(jù)采集應(yīng)用中。

　　GFSK調(diào)制是把輸入數(shù)據(jù)經(jīng)高斯低通濾波器預(yù)調(diào)制濾波后，再進(jìn)行FSK調(diào)制的數(shù)字調(diào)制方式。它在保持恒定幅度的同時，能夠通過改變高斯低通濾波器的3dB帶寬對已調(diào)信號的頻譜進(jìn)行控制，具有恒幅包絡(luò)、功率譜集中、頻譜較窄等無線通信系統(tǒng)所希望的特性

　　在研發(fā)和調(diào)試中，主要監(jiān)測無線傳輸模塊的射頻輸出，測量其頻點、占用帶寬、發(fā)射接收功率、調(diào)制解調(diào)特性、抗干擾能力等。通過這些參數(shù)調(diào)整單片機(jī)控制指令，實現(xiàn)系統(tǒng)功能。

　　基于MDO4000的測試方法

　　我們使用泰克公司的MDO4000混合域示波器，同時觀測被測信號的時域波形和頻譜情況，測試結(jié)果如圖2、3所示。

　　連接方法 被測信號板為調(diào)試用板，預(yù)留射頻輸出SMA接口，可直接經(jīng)過轉(zhuǎn)換頭和電纜接入MDO4000的射頻N型輸入接口。通過一個三通裝置，將信號引入模擬通道一輸入端。

　　頻譜測試 MDO4000的頻譜分析儀功能的設(shè)置為CF=430MHz，SPAN=20MHz，RBW=20KHz，測得信號頻率是430.1MHz，信號功率是4.32dBm，被測系統(tǒng)工作在發(fā)射數(shù)據(jù)狀態(tài)，信號是通過SMA直入的，又經(jīng)過三通引導(dǎo)模擬輸入端，所以有一定衰減，信號功率值只做參考。被測信號是 FSK調(diào)制方式，信號應(yīng)在兩個頻點變化，所以我們采用解調(diào)模式進(jìn)一步分析信號。

　　解調(diào)模式 MDO4000是混合域示波器，不僅有示波器功能、頻譜分析儀功能，還有解調(diào)功能，射頻信號經(jīng)過IQ解調(diào)后，可以觀測其幅度、相位、頻率隨時間的變化曲線，根據(jù)FSK信號特點，我們打開頻率隨時間變化曲線，可以清晰的看到信號的頻率在兩個頻點之間跳變，用光標(biāo)測得，跳變時間是20us，F(xiàn)SK頻偏是 126kHz。與用戶配置的射頻調(diào)制特性一致。

　　案例總結(jié)

　　在該應(yīng)用中，涉及到時域——模擬控制信號、串行總線信號，頻域——射頻輸出信號、射頻信號解調(diào)，采用傳統(tǒng)的單一示波器和頻譜分析儀是很難調(diào)試的。最終的測試結(jié)果FSK的跳變時間、FSK的頻偏，這兩個參數(shù)按照傳統(tǒng)的測試方法需要高端示波器（被測信號的5倍左右?guī)挘┖褪噶?a target="_blank">網(wǎng)絡(luò)分析儀共同完成?；旧喜荒芡ㄟ^一臺儀器得到結(jié)果。所以泰克新推出的MDO4000混合域示波器是，帶有射頻輸出模塊的控制系統(tǒng)調(diào)試的最佳工具。

　　圖2、3：測試結(jié)果